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A energia elétrica produzida nas incineradoras é usada para suprimir o consumo interno e o excedente é vendido na rede. Este cenário é o mais comum e se não houver outra rentabilidade é o desejável.

Existe outro cenário, que em conjunto com a produção elétrica dá mais rentabilidade à incineradora, explorar o calor produzido na reação de combustão-cogeração. Mas esta operação requer mercado e requer infraestruturas de forma a canalizar o calor. Devido ao facto de o calor poder ser aproveitado de duas formas e essas apresentarem-se como alternativa para as incineradoras em estudo é conveniente explorar como estas alternativas funcionam. O uso de calor proveniente das incineradoras para processos industriais e aquecimento é prática comum no Norte e Centro da Europa. Na maioria das situações o calor é transportado pela água aquecida num sistema de tubagens subterrâneas até aos locais onde há necessidade de calor. Numa estação de transferência o calor é transferido através de um permutador de calor para o circuito de aquecimento central do edifício e a água arrefecida flui no circuito de volta para a incineradora. Na unidade de transferência para além do permutador existe um medidor com a função de medir a quantidade de calor recebido para fins de faturação (Paschotta, 2018).

Nestas condições a água tem uma temperatura de 80 a 130°C e o seu retorno deverá ser com a temperatura mais baixa possível (Paschotta, 2018), pois maximiza a quantidade de calor transferido. No caso das incineradoras que vendem calor para aquecimento a temperatura da água deverá estar acima dos 100°C e embora se considere a baixa na produção energética, pois o vapor é desviado da turbina diminuindo a quantidade de energia elétrica produzida e as perdas de calor que ocorrem inexoravelmente na rede de tubagens, a eficiência energética é relativamente alta na ordem dos 85 a 90% e os ganhos refletidos da venda de energia térmica são consideráveis (Paschotta, 2018). O calor pode ser conduzido para a indústria (refinarias, alimentar, metalúrgica, química) onde os processos requerem calor, contudo, neste caso o ideal é a construção da incineradora nas imediações dos parques industriais. Desta forma reduz-se os gastos com linhas de rede longas e as perdas de calor.

No caso das indústrias, o uso de energia térmica é regular durante todo o ano sendo uma boa possibilidade, mas quando a procura é sazonal levanta problemas. Uma provável solução para contornar este problema é o uso de energia térmica para aquecimento e arrefecimento recorrendo ao processo de refrigeração por absorção.

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Este método de refrigeração (Fig.7.4) difere dos tradicionais sistemas de compressão como frigoríficos, o sistema de refrigeração por compressão do vapor usa energia elétrica e o sistema de refrigeração por absorção usa energia térmica. Este último pode ser subdividido em absorção e adsorção que em termos energéticos são idênticos, contudo, os sistemas de refrigeração por adsorção são mais onerosos e de volume considerável (da Silva, 2016). Por esta razão só será abordado o sistema de refrigeração por absorção.

Os sistemas de refrigeração por absorção são também designados por “Chillers” de absorção e os que usam o par H2O/LiBr apresentam custos e manutenção mais atrativos (da Silva, 2016). Em 1755, William Cullen iniciou a tecnologia de arrefecimento por absorção com recurso a éter a baixa pressão obtendo gelo (da Silva, 2016). Já em 1823, Michael Faraday conseguiu resfriar usando gás de amónia, técnica mais tarde desenvolvida por Ferdinand Carré (da Silva, 2016). Em 1850 Edmond Carré desenvolveu o primeiro sistema a operar num ciclo de absorção usando o par H2O/H2SO4 e em 1859 Ferdinand Carré (irmão de Edmond Carré), patenteou o primeiro sistema a operar num ciclo de absorção usando o par H2O/NH3 (H2O funciona como absorvente). Willis Carrier desenvolveu a refrigeração usando o par H2O/LiBr contribuindo para a introdução e desenvolvimento desta tecnologia (da Silva, 2016). Em 1960, toda a produção mundial destes equipamentos pertencia ao mercado dos Estados Unidos com o par H2O/LiBr e em 1970 a empresa Trane Company iniciou a produção de “chillers” de duplo efeito com recurso a vapor (Neto, 2016; Foley et al., 2000). Atualmente os pares mais comuns são pares H2O/LiBr e H2O/NH3, pois estes pares de trabalho apresentam propriedades químicas e termodinâmicas ideais e ausência de impactos ambientais. Na escolha dos pares existem alguns critérios importantes (Neto, 2016):

➢ Não cristalização de substâncias que podem provocar danos nos equipamentos e dificultar o escoamento do circuito;

➢ Volatilidade, o refrigerante deve ser mais volátil que o absorvente de forma a reverter o processo (haja separação dos dois componentes);

➢ Afinidade, deve existir grande afinidade entre refrigerante e absorvente;

➢ Pressão, média para o funcionamento, altas e baixas pressões requerem adaptações dos equipamentos aumentando os custos;

➢ Estabilidade e compatibilidade química entre refrigerante e absorvente evitando a corrosão e formação de substâncias nocivas;

➢ Propriedades de transporte, baixa viscosidade, baixa tensão superficial e baixa difusidade térmica e mássica;

➢ Calor latente, valores elevados para o refrigerante.

No caso específico do vapor proveniente das incineradoras, o par mais apropriado é H2O/NH3, pois apresentam ótimas condições para trabalhar a temperaturas de 125 a 170°C (Neto, 2016). O processo de absorção consiste em retirar calor do vapor recorrendo a um absorvente no estado líquido que absorve o vapor da água, fluído primário ou refrigerante (Neto, 2016) dando-se o arrefecimento evaporativo. É um processo reversível logo reutilizado inúmeras vezes em ciclo.

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Fig.7.5: Diagrama do ciclo de compressão a vapor (Pousinha, 2014)

Este sistema é composto por (da Silva, 2016; Pousinha, 2014):

➢ Condensador: provoca condensação da mistura e perda de calor a pressão constante; ➢ Válvula de expansão: diminui a pressão do fluxo refrigerante e a pressão entre o

evaporador e o condensador

➢ Evaporador: ocorre a refrigeração entre o refrigerante e o vapor de água, onde o refrigerante absorve calor passando do estado líquido para gasoso (vapor) e promove o arrefecimento do ar ou água;

➢ Compressor Térmico: segue o evaporador, dá-se o aumento de pressão da mistura. Este processo ocorre numa operação com dois níveis de pressão estabelecidos por temperatura de evaporação (TE) e temperatura de condução (Te) (Pousinha, 2014), ativados por uma fonte de calor (Neto, 2016), o vapor proveniente da incineradora. O absorvente absorve o refrigerante (ex. amónia) em condições de vapor de baixa pressão no evaporador (Fig.7.5 - 1). Esta mistura é pressurizada num compressor (Fig.7.5 - 2) para aumentar a pressão da mistura entrando no condensador onde perde calor a pressão constante (Fig.7.5 - 3). O refrigerante é encaminhado para a válvula de expansão e perde pressão (Fig.7.5 - 4) (Neto, 2016; Pousinha, 2014). No caso deste sistema ser para o arrefecimento do ar é necessário um sistema de ventilação para que este possa circular (Pousinha, 2014).

Existem vantagens neste sistema como baixo consumo de energia para pressurizar a substância a refrigerante; é possível alterar a fonte térmica externa; não necessita de uma subestação elétrica nem para as instalações de grande porte; o ruído é reduzido e podem ter vários tamanhos, de pequenos a grandes (Neto, 2016).

7.2 TRATAMENTO DE DADOS