7.1. Conclusões
A abordagem de diagnóstico termoeconômico usando operadores exergéticos permite a identificação dos equipamentos com anomalias intrínsecas. A metodologia permite identificar equipamentos com anomalias intrínsecas inclusive quando se tem degradações em vários equipamentos de um sistema térmico.
O método tem potencial para ser aplicado, em princípio, a qualquer ciclo térmico de potência e não é necessário conhecer a priori as anomalias dos sistema, já que os dados que se usam para os fluxos Ei’’ são dados considerando os equipamentos sem degradação.
A metodologia dos OE calcula o mesmo valor das anomalias intrínsecas, independentemente do modelo termoeconômico usado.
O uso de RNA para obter os fluxos Ei’’ é recomendável já, que as Redes de Neurônios Artificiais permitem uma atualização dos pesos e bias da rede, o que permite considerar a degradação não recuperável dos equipamentos. No entanto, para obter os fluxos Ei’’ pode-se usar equações matemáticas que descrevam os equipamentos ou um simulador. Pode-se incialmente, num sistema onde se implemente o método de diagnóstico dos OE, usar um simulador para obter os dados Ei’’ quando não se dispõe de dados suficientes para treinar uma RNA, para em seguida, quando se tenham as informações suficientes, criar uma RNA.
A metodologia dos OE permite identificar anomalias em equipamentos dissipativos, inclusive quando estes equipamentos são considerados como complementares a um sistema, como é o caso do condensador e da turbina a vapor de baixa pressão, quando se usa o modelo termoeconômico da exergia total.
Algumas metodologias, como a metodologia de impacto no consumo de combustível com filtragem dos efeitos induzidos, procuram inicialmente identificar as anomalias induzidas e as disfunções. No entanto, a metodologia de OE calcula de forma inicial as anomalias intrínsecas, que são as que realmente importam, já que as anomalias induzidas e as disfunções que são chamadas em conjunto como impacto no consumo de combustível intrínseco, são dependentes das anomalias intrínsecas. Isto é, as demais metodologias se centram nos efeitos (impacto induzido) e não na causa preliminar (anomalias intrínseca).
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Com a metodologia proposta se pode calcular de forma direta o impacto no consumo de combustível dos resíduos, sem serem alocados aos equipamentos.
A metodologia de OE mostra que, para um conjunto de anomalias intrínsecas presentes num sistema térmico, a relação entre o impacto intrínseco e o impacto induzido para um sistema é uma constante, independentemente da estrutura produtiva ou do modelo termoeoconômico usado.
A metodologia aplicada permitiu estabelecer também, para o ciclo EFGT, que o impacto causado por uma anomalia tem mais relevância para alguns equipamentos do que para outros, e que não existe uma relação bem definida entre a magnitude da anomalia intrínseca e o impacto no combustível (pelo menos para o modelo termoeconômico usado), já que o impacto é a soma de todas as contribuições dos equipamentos que ademais apresentam anomalias induzidas e disfunções.
A metodologia proposta cumpre com os quatro critério apresentados na Tabela 1.1 para o diagnóstico termoeconômico.
7.2. Sugestões
7.2.1. Calculo do fator 𝛌 para o prognóstico nos sistemas térmicos
De acordo com o mostrado na Seção 5.3 desta Tese, para um conjunto específico de anomalias intrínsecas acontecendo num sistema térmico, a relação que existe entre o impacto no consumo de combustível induzido e intrínseco é um valor que é o mesmo para todos os modelos termoeconômicos usados, isto é:
∆F
∆F = λ (7.1)
Assim, a equação (5.3) pode ser escrita como:
∆F = ∆F + ∆F = ∆F + λ∆F = (1 + λ)∆F (7.2)
Para cada conjunto de anomalias existe um λ que relaciona ∆F com ∆F , independentemente do modelo termoeconômico. Como ∆F é encontrado mediante a metodologia dos OE, trabalhos futuros deveriam focar em encontrar λ, mais que num modelo
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termoeconômico específico. Isto é, λ está mais relacionado com a forma matemática da equação do impacto no consumo de combustível, que no modelo termoeconômico adotado. O fator λ teria uma relevância na etapa posterior ao diagnóstico, isto é, o prognóstico em sistemas térmicos.
7.2.2. Uso de operadores exergéticos e indicadores termodinâmicos para o diagnóstico de sistemas térmicos
Outra proposta para trabalhos futuros é integrar o diagnóstico por impacto no consumo de combustível com o diagnóstico que usa indicadores termodinâmicos. Isto poderia ser feito transformando os operadores exergéticos (OE) de aqueles fluxos de exergia que não estão associados a potência elétrica, potência mecância, calor nem exergia química, num conjunto de sub-OE, cada um deles representando a variação na temperatura, pressão e fluxo mássico. Assim, por exemplo, para o ciclo EFGT do capítulo 5, o OE 1D2 pode ser dividido em três sub- OE sequenciais: 1P2, 1T2 e 1M2 que representariam os efeitos sobre o consumo de combustível causado pela variação da pressão, da temperatura e do fluxo mássico, respectivamente, para o fluxo 2 entre a condição de referência e a condição real. Assim a Estrutura de transição para o ciclo EFGT é apresentada na Figura 8.1, onde os fluxos de exergia entre 1P2 e 1T2 e entre 1T2 e 1M2 podem ser calculados usando a Equação (7.3) e Equação (7.4), respectivamente. Estas equações são válidas para os outros sub-OE, que aparecem na Figura 7.1.
𝐸 = 𝑓(𝑃 , 𝑇", 𝑚")
(7.3)
𝐸 = 𝑓(𝑃 , 𝑇 , 𝑚") (7.4)
Um trabalho relacionado com este tema já foi apresentado em Orozco, Venturini e Escobar (2016), mas ainda precisa de um aprofundamento, isto é, tentar outro tipo de divisão dos OE em sub-OE que não sejam sequenciais.
172 Figura 7.1. Estrutura de transição usando OE e sub-OE para um ciclo EFGT
7.2.3. Influência de recursos externos diferentes do combustível em um sistema térmico A equação do impacto no consumo de combustível foi desenvolvida para determinar como as mudanças num sistema influenciam na quantidade de combustível utilizado para um dado nível de produto gerado, no entanto, além do combustível, num sistema podem existir outros recursos entrando no mesmo, por exemplo, potência elétrica procedente de um sistema solar térmico, ou variação da exergia de uma entrada de água tratada para o processo, que tem um valor monetário, etc. Assim, para ter em conta estes outros recursos se propõe modificar a Equação (5.7) que ficaria assim (Eq.(7.5)):
∆𝐅𝐓= ∆𝐅𝐂𝐨𝐦𝐛𝐮𝐬𝐭í𝐯𝐞𝐥+ ∆𝐅𝐎𝐮𝐭𝐫𝐨𝐬= 𝐌𝐅 + 𝐃𝐅 + 𝐭𝐤∗𝐏𝚫𝐏𝐒+ 𝐭𝐤𝐑∗𝚫𝐑𝐒 (7.5) Reescrevendo, tem-se: