UMA AVALIAÇÃO EXPERIMENTAL DA ROTA DE REPOTENCIAÇÃO BASEADA EM RECUPERAÇÃO DE CALOR RESIDUAL PARA O CONDICIONAMENTO DO AR DE COMBUSTÃO EM UM MOTOR ALTERNATIVO DE GRANDE PORTE
Nome: FRANCISCO MELLO FONSECA
Data de publicação: 16/12/2024
Banca:
Nome |
Papel |
|---|---|
| CARLA CESAR MARTINS CUNHA | Coorientador |
| JOÃO LUIZ MARCON DONATELLI | Coorientador |
| JOSE JOAQUIM CONCEICAO SOARES SANTOS | Presidente |
| OSVALDO JOSÉ VENTURINI | Examinador Externo |
| SILVIA AZUCENA NEBRA DE PÉREZ | Examinador Externo |
Resumo: Motores de combustão interna (MCIs) de usinas termelétricas localizadas em regiões de altas temperaturas e umidade, como é o caso de parte dessas plantas no Brasil, operam com derating preventivo para evitar a ocorrência de knocking. Por outro lado, esses motores rejeitam uma grande quantidade de calor para atmosfera, principalmente nos gases de exaustão, o que pode ser recuperado para produzir água gelada para o resfriamento e a desumidificação do ar de admissão, com o objetivo de aumentar a potência gerada. Um projeto de pesquisa e desenvolvimento foi realizado com o objetivo de projetar e instalar um sistema térmico experimental para avaliar a melhoria no desempenho de uma unidade geradora de uma usina termelétrica. Esse sistema térmico experimental foi projetado, seus equipamentos adquiridos, instalados e instrumentados para realização de testes. O sistema é composto por um chiller de absorção, que aproveita o calor dos gases de exaustão do motor, uma serpentina de resfriamento para o condicionamento do ar de admissão do motor e uma torre de resfriamento para resfriar o chiller e para auxiliar o radiador do motor. O sistema térmico experimental descrito foi instalado acoplado a um dos grupos geradores com o motor Wärtsilä 20V34SG, que gera 8,5 MW de potência elétrica, considerando as condições de derating causadas pelo clima quente e úmido no local da usina. Estudos preliminares previram um aumento na geração de potência elétrica, chegando a até 10 MW, o que representaria mais de 17% de aumento na geração de potência, sem ultrapassar a pressão média máxima nos cilindros e mantendo ainda o controle da válvula wastegate, conforme os requisitos de segurança estabelecidos pelo fabricante para o MCI. Duas campanhas de testes experimentais foram realizadas. Esta dissertação tem como objetivo apresentar e discutir os procedimentos e os resultados destes testes, mostrando que, durante os testes, a pressão média máxima nos cilindros foi atingida
quando a potência elétrica estava em 9,6 MW, representando quase 13% de potência adicional. O sistema térmico instalado apresentou um custo específico de investimento com uma economia de cerca de 28% em relação a
investimentos recentes em novos conjuntos motogeradores, demonstrando a viabilidade econômica do projeto.
Palavras-chave: Termelétrica a Motor de Combustão Interna; Recuperação de Calor Residual (WHR); Resfriamento e Desumidificação do Ar; Avaliação Experimental de Desempenho.
