o economizador, o gerador de vapor e o superaquecedor. O modelo proposto permite si- mular com precis˜ao a planta de cogera¸c˜ao, demonstrando a robustez do ASPEN Plus para simula¸c˜oes de sistemas de cogera¸c˜ao.
Outro exemplo ´e o trabalho desenvolvido por Magnusson (2006), que realizou uma simula¸c˜ao de processos de uma planta de produ¸c˜ao de etanol, a partir de materiais celul´o- sicos, integrada a uma planta de cogera¸c˜ao. Neste trabalho a plataforma utilizada ´e tam- b´em o ASPEN Plus, sobre a qual foram modelados os processos de hidr´olise da celulose, fermenta¸c˜ao alco´olica e destila¸c˜ao, al´em da planta de cogera¸c˜ao, segundo a metodologia do trabalho anterior. Foram analisados quatro configura¸c˜oes de planta, avaliando sua produtividade ao longo do ano, considerando que o vapor produzido deve satisfazer as demandas de aquecimento de uma comunidade localizada na Dinamarca.
3.2
Plantas de A¸c´ucar e ´Alcool
A literatura relativa `a simula¸c˜ao de plantas de a¸c´ucar e ´alcool ´e vasta, destacando- se simula¸c˜oes de destilarias que produzem etanol a partir de biomassa, e a integra¸c˜ao energ´etica de processos atrav´es da an´alise pinch. Alguns destes trabalhos s˜ao apresentados a seguir, dos quais assinala-se as estrat´egias empregadas para construir as simula¸c˜oes.
No trabalho de Pascal et al. (1995), foi desenvolvida uma simula¸c˜ao geral do m´odulo de fermenta¸c˜ao, utilizando a estrutura de diferentes simuladores de processos (ASPEN Plus, Prosim, Pro II) e reproduzindo a configura¸c˜ao de uma planta industrial. O modelo de fermenta¸c˜ao empregado ´e baseado na cin´etica da fermenta¸c˜ao, definindo um esquema de rea¸c˜ao que satisfaz a estequiometria. Este modelo pode ser aplicado em diferentes condi¸c˜oes e, diferentemente de outros trabalhos, contempla a produ¸c˜ao de produtos se- cund´arios da fermenta¸c˜ao, como os ´alcoois superiores e o glicerol. A opera¸c˜ao da planta foi simulada utilizando um modelo cin´etico baseado na equa¸c˜ao de Monod, tanto para uma planta em regime cont´ınuo, como para uma planta em regime batelada, obtendo resultados precisos que representam bem a realidade observada em uma planta industrial.
Cardona e Sanchez (2006), estudaram o consumo de energia na produ¸c˜ao de etanol a partir de biomassa. Desenvolveram simula¸c˜oes, no software ASPEN Plus, avaliando a energia consumida em diferentes configura¸c˜oes do processo de produ¸c˜ao de ´alcool anidro. Neste estudo considera-se um m´odulo de destila¸c˜ao com a mesma configura¸c˜ao de uma usina comum, avaliando a poss´ıvel integra¸c˜ao da hidr´olise de biomassa no processo de produ¸c˜ao de a¸c´ucar e ´alcool.
3.2 Plantas de A¸c´ucar e ´Alcool 23
A an´alise pinch foi a ferramenta empregada por Ficarella e Laforgia (1999) para avaliar a integra¸c˜ao energ´etica do m´odulo de destila¸c˜ao, em uma destilaria padr˜ao. A meta deste trabalho foi otimizar a rede de trocadores de calor utilizada na destilaria, a fim de minimizar o consumo de energia. Algumas das configura¸c˜oes avaliadas foram a utiliza¸c˜ao de ejetores de vapor e bombas de calor. Uma an´alise econˆomica mostrou que a utiliza¸c˜ao de bombas de calor permite obter uma maior economia no consumo energ´etico, com um tempo de retorno financeiro inferior a quatro anos.
A mesma ferramenta anterior foi utilizada por Higa (2003), que fez um estudo da integra¸c˜ao t´ermica em usinas sucroalcooleiras, dando ˆenfase `a cogera¸c˜ao. Foi desenvolvido um estudo de caso em uma usina real, comparando as diferentes alternativas de cogera¸c˜ao dessa planta. Concluiu-se que quanto melhor for a integra¸c˜ao t´ermica, melhores ser˜ao as condi¸c˜oes para maximizar a gera¸c˜ao de potˆencia excedente.
O trabalho de Guerreiro (1999) consiste em um sistema especialista que permite si- mular e projetar unidades industriais de ´alcool. O sistema especialista ´e uma ferramenta computacional que avalia, atrav´es de simula¸c˜oes, as condi¸c˜oes de opera¸c˜ao de alguns dos m´odulos de produ¸c˜ao da usina. Neste estudo, os m´odulos considerados foram moagem, fermenta¸c˜ao e destila¸c˜ao. Na moagem avalia-se a extra¸c˜ao global do processo e de cada terno em particular. Enquanto que na fermenta¸c˜ao, o algoritmo simula o processo a partir de balan¸cos de massa e energia considerando um processo fermentativo em regime con- t´ınuo. Por ´ultimo, a destila¸c˜ao foi abordada considerando produ¸c˜ao de ´alcool hidratado e anidro, considerando, no ´ultimo caso, destila¸c˜ao extrativa utilizando benzeno como sol- vente. As simula¸c˜oes desenvolvidas foram realizadas nos software MATLAB e HYSYS, e validadas com dados industriais.
Bubn´ık et al. (2006), apresentaram um modelo de simula¸c˜ao de uma f´abrica de a¸c´ucar e etanol, a partir de beterraba, utilizando o programa SugarsT M. Usaram a configura¸c˜ao particular de uma usina localizada na Rep´ublica Checa. O modelo procura otimizar a raz˜ao entre a produ¸c˜ao de a¸c´ucar e etanol, segundo os pre¸cos do mercado. O resultado das simula¸c˜oes n˜ao representa a realidade na planta, principalmente devido ao modelo termodinˆamico utilizado pelo software, o qual considera misturas de gases ideais e solu¸c˜oes ideais, por´em as misturas envolvidas nos processos fogem da idealidade.
Um completo estudo sobre as energias dispon´ıveis em uma destilaria foi desenvolvido por Barros (1997), quem analisou todos os m´odulos produtivos da destilaria Japungu, localizada no estado da Para´ıba. Neste trabalho realizaram-se balan¸cos de massa e de energia em cada um dos m´odulos de produ¸c˜ao, atrav´es dos quais foram analisadas as