TGM TECNOLOGIA E SOLUÇÕES PARA MELHOR EFICIÊNCIA NA GERAÇÃO DE ENERGIA

Prévia do material em texto

TECNOLOGIA E SOLUÇÕES PARA MELHOR 
EFICIÊNCIA NA GERAÇÃO DE ENERGIA
Junho de 2013
.
CURSO DE CALDEIRAS, VAPOR E ENERGIA
"Eficiência e Avanços Tecnológicos nas Caldeiras e no Sistema de Geração
de Energia Aplicado as Plantas Industriais e Centrais Termoelétricas
do Setor Sucroalcooleiro”
Tecnologia e Soluções para Melhor
Eficiência na Geração de Energia
PROGRAMA 
� Introdução
� Histórico, níveis de operação de caldeiras/turbinas
� Ganhos energéticos / Consumo específico
� Cálculo de Combustível
� Usina Convencional x Eletrificada
� Ciclo Rankine Convencional
� Ciclo Rankine com Aquecimento Regenerativo
� Comparação de ganhos entre: Usina Convencional x Usina 
Eficiente – Ciclo a Vapor com Aquecimento Regenerativo
� Equipamentos e Sistemas Auxiliares do Ciclo a Vapor
� Conclusões
Introdução
UNIDADES TGM
CONTRA-PRESSÃO Ação Reação
Modelos TM/TME BT/BTE
Potência (Máx.) 50 MW 150 MW
Pressão de admissão (Máx.) 85 bara 140 bara
Temperatura de admissão (Máx.) 520 °°°°C 540 °°°°C
Pressão de escape 16 bara 16 bara
CONDENSAÇÃO Ação Reação
Modelos TMC/TMCE CT / CTE
Potência (Máx.) 50 MW 150 MW
Pressão de admissão (Máx.) 85 bara 140 bara
Temperatura de admissão (Máx.) 520 °°°°C 540 °°°°C
Pressão de escape 0,1 bara 0,1 bara
Tipos de turbinas
Introdução
TURBINAS TGM GERAM 5.850 MW DE ENERGIA NO BRASIL(BAGAÇO DE CANA)
QUE REPRESENTAM:
5% DA ENERGIA POTENCIA INSTALADA DO BRASIL(116.600 MW) 
42% DA POTÊNCIA DE ITAIPU(14.000 MW)
7,5% PELAS HIDRELÉTRICAS(78.211 MW)
Matriz gera 116.600 MW Biomassa gera 8.162 MW
Fonte: BEN 2011
Produção
TURBINAS 
NOVAS: 
• 989 UNIDADES
TURBINAS 
RETROFIT : 
• 560 UNIDADES
América 
Central Turbinas
El 
Salvador 7
Guatemala 15
Haiti 1
Honduras 2
Nicaragua 4
Panama 2
Total 31
América 
do Norte Turbinas
Estados 
Unidos 12
México 41
Total 53
América 
do Sul Turbinas
Argentina 21
Bolivia 3
Brasil 783
Chile 5
Colombia 6
Paraguai 1
Equador 7
Peru 10
Uruguai 6
Venezuela 3
Total 845
Europa Turbinas
Alemanha 25
Áustria 6
Bélgica 2
Escocia 1
Espanha 1
França 4
Inglaterra 1
Luxemburgo 1
Noruega 1
Suiça 5
Suécia 1
total 48
Ásia Turbinas
Irã 2
Rússia 2
Síria 1
Total 5
Produção Introdução
Africa Turbinas
Angola 5
Zimbábue 1
Africa do sul 1
Total 7
NÍVEIS DE OPERAÇÃO EM TURBINAS
Ganho Energético com o aumento da Pressão e
Temperatura do vapor Contrapressão
21kgf/cm2 – 300 °°°°C
42kgf/cm2 – 420 °°°°C
65 kgf/cm2 – 485 °°°°C
140kgf/cm2 – 540 °°°°C
1,5 kgf/cm² 
~ 
127 °°°°C
330 kJ/kg
168 kJ/kg
116 kJ/kg
84 kJ/kg
Níveis de Operação
100 kgf/cm2 – 530 °°°°C
81 kgf/cm2 – 510 °°°°C
42 kJ/kg
40 kJ/kg
6,743 kJ/kg ºC
Ganho Energético com o aumento da Pressão e
Temperatura do vapor Condensação
21kgf/cm2 – 300 °°°°C
42kgf/cm2 – 420 °°°°C
65 kgf/cm2 – 485 °°°°C
140kgf/cm2 – 540 °°°°C
0,10 bar(a) 
~ 
45,8 °°°°C
705 kJ/kg
170 kJ/kg
130 kJ/kg
82 kJ/kg
6,743 kJ/kg ºC
Níveis de Operação
100 kgf/cm2 – 530 °°°°C
81 kgf/cm2 – 510 °°°°C
39 kJ/kg
30 kJ/kg
Níveis de Operação
11,5
7,5
5,85
11
7,2
5,65
5,25
4,95
4,67
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
21/300 42/420 65/485 81/510 100/530 140/540
K
g
 v
ap
o
r/
kW
h
Consumo Específico - Turbina de Contrapressão
Ação
Reação
Níveis de Operação
6,5
4,3
3,8
5,9
4
3,67
3,45
3,34 3,25
0
1
2
3
4
5
6
7
21/300 42/420 65/485 81/510 100/530 140/540
K
g
 v
ap
o
r/
kW
h
Consumo Específico - Turbina de Condensação
Ação
Reação
Cálculo de Consumo de Combustível
Cálculo de Consumo de 
Combustível
� CC = Fluxo de vapor x (Entalpia – T(água entrada))
PCI x eficiência da caldeira
� Sendo:
� Fluxo de vapor desejado;
� Entalpia do vapor de saída da caldeira (Mollier);
� Temperatura da água na entrada da caldeira;
� PCI=Poder calorífico inferior do combustível;
� Eficiência da Caldeira.
� Algodão: 3.300
� Bagaço de cana: 1.800 (50% umidade)
� Bambu: 3.800
� Carvão mineral: 7.500
� Carvão vegetal: 3.830
� Casca de algodão: 3.000
� Casca de amendoim: 3.000
� Casca de café: 3.000
� Gás natural 9.400 kcal/m³
� Casca de arroz: 2.900
� Casca de cacau: 3.000
� Casca de côco: 5.000
� Lenha úmida: 2.900
� Madeira em lascas: 3.300
� Papel : 4.000
� Polietileno: 10.000
� Óleo 4 A 9.700
PCI = Poder calorífico dos 
combustíveis (kcal /kg) 
EXEMPLO
Para gerar 1000 kW em uma turbina que consome 
5,4 ton/h de vapor/h a 21 kgf/cm² a 320ºC, tendo 
como combustível bagaço de cana, temos:
� CC = 5.400 kg/h x (732,33 kcal/kg– 90ºC)
1800 kcal/kg x 0,85
CC = 2.267,05 kg/h de bagaço de cana.
USINA CONVENCIONAL
X
ELETRIFICADA
COMPARAÇÃO ENTRE OS ACIONAMENTOS ANTIGOS DE EQUIPAMENTOS DE PREPARO
45%
Demanda 
Potência: 
3500 KW 
Energia consumida: 7.777 KW
Desfibrador
45%
45%
Demanda 
Potência : 
5000 KW 
Energia consumida: 11.111 KW
Picador
45%
62%
Demanda 
Potência : 
2000 KW 
Energia consumida: 3.225 KW
Turbina Múltiplo 
Estágio
Nivelador
62%
62%
Demanda 
Potência: 
3500 KW 
Energia consumida: 5.645 KW
62%
62%
Demanda 
Potência: 
5000 KW 
Energia consumida: 8.065 KW
62%
Turbina Simples 
Estágio 
Turbina Simples 
Estágio 
Turbina Múltiplo 
Estágio
Turbina Múltiplo 
Estágio
DesfibradorPicador
Eficiência Eficiência
EficiênciaEficiênciaEficiência
Redutor de Alta Redutor de Alta
Redutor de Alta Redutor de Alta Redutor de Alta
45%
Demanda 
Potência: 
2000 KW 
Energia consumida: 4.444 KW
Turbina Simples 
Estágio 
Redutor de Alta
Nivelador
45% Eficiência
COMPARAÇÃO ENTRE OS ACIONAMENTOS ANTIGOS DE EQUIPAMENTOS DE MOAGEM
45%
90%
86%
62%
86%
90%
Demanda 
Potência: 
1000 KW 
Energia consumida: 2871 KW Energia consumida: 2085 KW
Redutor Alta
Redutor Baixa
Volandeira
Moenda
34% Eficiência
Moenda
48%
Motor 
Elétrico
77%
Moenda
96%
82%
98%
Energia consumida: 1296 KW
Turbina Simples 
Estágio 
Volandeira
Redutor Alta
Redutor Baixa
Turbina Múltiplo 
Estágio 
Demanda 
Potência: 
1000 KW 
Demanda 
Potência: 
1000 KW 
Eficiência Eficiência
Motor 
Hidráulico
Bomba 
Hidráulica
Acionamentos de Alta Eficiência para Equipamentos de Preparo e Moagem
Motor Elétirco
96%
Redutor Planetário
96%
92% Eficiência
Moenda
Potência Requerida: 1000 KW 
Energia consumida: 1085 KW
Moagem
Motor Elétrico
96%
Redutor Paralelo
98%
Desfibrador
94% Eficiência
Preparo
Potência Requerida: 5000 KW 
Energia consumida: 5315 KW
Pg. 20
Moagem
Preparo
Atuador Eficiência Demanda 
Potência[KW]
Energia 
Consumida[KW]
Perdas 
Energia[KW]
Planetário 92% 1.000 1.085 85
Motor Hidráulico 77% 1.000 1.296 296
Turbina Múltiplo 
Estágio
48% 1.000 2.085 1.085
Turbina Simples 
Estágio
34% 1.000 2.871 1.871
Atuador Eficiência Demanda 
Potência[KW]
Energia 
Consumida[KW]
Perdas 
Energia[KW]
Motor 94% 5.000 5.315 315
Turbina Múltiplo 
Estágio
62% 5.000 8.065 3.065
Turbina Simples 
Estágio
45% 5.000 11.111 6.111
Pg. 21
NOVO CONCEITO DE ALTA EFICIÊNCIA PARA 
ACIONAMENTO DO PREPARO
Exemplo
PREMISSAS
Moagem safra 2.500.000 toneladas
Dias de safra 245 dias 
Eficiência Operacional 85%
Horas de operação 5.000 horas
Moagem horária 500 toneladas
Fibra média 12,5%
USINA CONVENCIONAL
Bagaço produzido 125 t/h
Processo industrial 500 kgv/tc
Necessidade vapor processo 250 t/h
Consumo energia elétrica 7.500 kW
Sobra de bagaço 16 t/h
7,5 MW
0 MW
REDE ELÉTRICA CONCESSIONÁRIA
BAGAÇO 
125 t/h
SOBRA DE 
BAGAÇO
REDE ELÉTRICA INTERNA
7,5 MW
86 t/h
250 t/h
21,0 kgf/cm²
300,0 °C
250,0 t/h
2,30 kgv/kgb
500 kgv/tc
MOAGEM 
500 TCH
143 t/h
21 t/h
USINA CONVENCIONAL
109 t/h
16 t/h
21,0 kgf/cm²
300,0 °C
250,0 t/h
2,30 kgv/kgb
7,5 MW
0 MW
REDE ELÉTRICA CONCESSIONÁRIA
BAGAÇO 
125 t/h
SOBRA DE 
BAGAÇO
REDE ELÉTRICA INTERNA
7,5 MW
86 t/h
250 t/h
65,0 kgf/cm²
500,0 °C
250,0 t/h
2,18 kgv/kgb
500 kgv/tc
MOAGEM 
500 TCH
143 t/h
21 t/h
USINA INTERMEDIÁRIA
109 t/h
16 t/h
115 t/h
10 t/h
0 t/h
250 t/h
86 t/h107 t/h
28,5 MW
21 MW
7,5 MW
27 MW
REDE ELÉTRICA CONCESSIONÁRIA
BAGAÇO 
125 t/h
SOBRA DE 
BAGAÇO
REDE ELÉTRICA INTERNA250 t/h
65,0 kgf/cm²
500,0 °C
250,0 t/h
2,30 kgv/kgb
500 kgv/tc
MOAGEM 
500 TCH
143 t/h
USINA ELETRIFICADA
115 t/h
10 t/h
0 t/h
250 t/h
107 t/h
28,5 MW
21 MW
MOAGEM 500 TCH
CONSUMO: 8,5 MW
250 t/h
43 MW
43 MW
MOAGEM 500 TCH
CONSUMO: 8,5 MW
7,5 MW
27 MW
REDE ELÉTRICA CONCESSIONÁRIA
BAGAÇO 
125 t/h
SOBRA DE 
BAGAÇO
REDE ELÉTRICA INTERNA
250 t/h
65,0 kgf/cm²
500,0 °C
250,0 t/h
2,30 kgv/kgb
500 kgv/tc
USINA ELETRIFICADA
115 t/h
10 t/h
250 t/h
36 MW
34,5 MW
250 t/h
125 t/h
65,0 kgf/cm²
500,0 °C
272,0 t/h
2,18 kgv/kgb
OTIMIZAÇÃO
420 kgv/tc
210 t/h
210 t/h
62,5 t/h
16 MW
9 MW
43 MW
MOAGEM 500 TCH
CONSUMO: 8,5 MW
9 MW
45,5 MW
REDE ELÉTRICA CONCESSIONÁRIA
REDE ELÉTRICA INTERNA
USINA ELETRIFICADA
36 MW
34,5 MW
65,0 kgf/cm²
500,0 °C
379,0 t/h
2,18 kgv/kgb
420 kgv/tc
210 t/h
210 t/h
16 MW
106 t/hPALHA
35 t/h
145 t/h
BAGAÇO 
125 t/h
BAGAÇO 
125 t/h
62,5 t/h
28 MW
10 MW
RESUMO TÉCNICO
Opção Moagem
Tch
Bagaço
Tbh
Exportação de 
Energia [MW]
Relação 
kW/tonelada 
de cana
Caldeira Baixa Pressão
Rebaixando Vapor 500 125 0,0 15,0
Caldeira Alta Pressão
Sem Rebaixando Vapor 500 125 21,0 57,0
Usina Eletrificada 500 125 27,0 86,0
Sem Sobra de Bagaço
Turbina de 
Condensação 500 125 34,5 104,0
Palha 500 145 45,5 128,0
Ciclo a Vapor Rankine
Ciclo Rankine
O ciclo Rankine descreve a operação de turbinas a vapor comumente encontrados nas
usinas para produção de energia. Existem quatro processos num ciclo Rankine: 
� Fase 4-1 Transferência de calor isobárica: o fluido pressurizado entra numa caldeira, onde é 
aquecido a pressão constante até se tornar vapor superaquecido.
� Fase 1-2 Expansão: o vapor superaquecido expande através de uma turbina para gerar trabalho.
idealmente, esta expansão é isentrópica. Com esta expansão, tanto a pressão quanto a temperatura
se reduzem.
� Fase 2-3 Transferência de calor: o vapor então entra num condensador, onde ele é resfriado até
a condição de líquido saturado. Este líquido então retorna à bomba e o ciclo se repete.
� Fase 3-4 Compressão: o fluido é bombeado de uma pressão baixa para uma pressão alta 
utilizando-se uma bomba. O bombeamento requer algum tipo de energia para se realizar . 
Usina Convencional –Ciclo Rankine
CICLO A VAPOR RANKINE 
COM AQUECIMENTO REGENERATIVO
Ciclo Rankine Regenerativo
� É caracterizada pelo pré-aquecimento do condensado antes de entrar na caldeira;
O Ciclo Rankine Regenerativo é nomeado desta forma devido ao fato do fluido(água)
ser reaquecido após sair do condensador até a entrada na caldeira, aproveitando parte
do calor contido no fluido(vapor) liberado pela turbina. Isto aumenta a temperatura 
média do fluido em circulação, o que aumenta a eficiência termodinâmica do ciclo. 
� O seu efeito principal pode ser explicado tanto com base na redução da vazão de 
vapor que chega ao condensador e a redução das correspondentes perdas na fonte 
fria, como pelo aumento da temperatura média termodinâmica de fornecimento de 
calor ao ciclo. 
Ciclo Regenerativo
Ciclo Regenerativo
Ciclo Regenerativo
Ciclo Regenerativo
� O aquecimento é originado a partir de sangrias controladas ou não em
diferentes estágios da turbina. 
� Normalmente tem-se entre 3 a 4 tomadas para pré-aquecedores/desaerador.
� O aquecimento regenerativo aumenta consideravelmente o rendimento
do ciclo de vapor, razão pela qual é utilizado nos projetos de todas as 
Centrais Termelétricas, principalmente onde o custo do combustível é 
significativo. 
�Quem determina a quantidade de sangrias ideais na turbina são os 
balanços térmicos do ciclo. Esta especificação é feita em conjunto com o 
fornecedor da caldeira o que garantirá a eficiência no ciclo. Neste quesito 
não há uma fórmula padrão, apenas os estudos individuais e específicos 
determinarão a melhor solução para a planta; 
Ciclo Regenerativo
�A decisão sobre a temperatura final de aquecimento da água de 
alimentação baseia-se numa análise técnico econômica, tomando em 
consideração o aumento da eficiência do ciclo e os custo dos aquecedores 
além de estar limitada a temperatura de saturação da pressão do vapor.
Deve-se também analisar o efeito que o aumento de temperatura da 
alimentação da caldeira possa influenciar a temperatura dos gases de 
escape da chaminé prejudicando a eficiência da caldeira, assim como o 
economizador e pré-ar. 
Para uma central termelétrica com parâmetros médios de vapor, a 
temperatura final da água de alimentação, geralmente, é estabelecida na 
faixa de 160 a 180°°°°C. Para uma central termelétrica de altos parâmetros, 
esta temperatura fica na faixa de 225 a 275°°°°C. 
�Com o Ciclo Regenerativo a economia de combustível gira em torno 
de 10 a 15%; 
�Eficiência do ciclo entre 25% a 35%; 
�O ganho de energia elétrica é de 3 a 10%. 
Ciclo Regenerativo
�Com o Ciclo Regenerativo aumento de vapor gira em torno de 8 a 
15%; 
Dados correspondentes a uma instalação: 
po= 120 Bar(a), to = 535 
oC e pcond = 0,10 Bar(a)
O número ideal de aquecedores 
água de alimentação é 
determinada a partir de 
considerações econômicas. 
Pode-se adicionar um 
aquecedor só economizando, 
porém com um grande número 
de aquecedores, é possível 
aproximar-se a eficiência de 
Carnot mas a um custo elevado. 
Ciclo Rankine Ciclo Rankine Regenerativo
Eficiência da Turbina = 89,9 % Eficiência da Turbina = 90,1%
Equipamentos - Turbina
160°°°°C115°°°°C
Temperatura 
água de 
alimentação
Economizador
Geração de 
Energia
46,0 MWh
Geração de 
Energia
46,0 MWh
Vazão de 
Vapor
174,6 t/h
Vazão de 
Vapor
162,6 t/h
Temperatura 
água de 
alimentação
Economizador
Ciclo Rankine
Temperatura água de 
alimentação 
Economizador
160°°°°C - Temperatura gases 
de saída
115°°°°C
Temperatura do ar na 
entrada do Pré-Ar 30°°°°C
Ciclo Rankine Regenerativo
105°°°°C Vapor 1,5 Kgf/cm² / Temp.127 °°°°C
Água 1,5 Kgf/cm² / Temp. 95 °°°°C30°°°°C
195°°°°C 115°°°°CVapor 21 Kgf/cm² / Temp. 330 °°°°C
Água 21 Kgf/cm² / Temp. 177°°°°C
160°°°°C - Temperatura gases 
de saída
Eficiência da Caldeira = 86,7% Eficiência da Caldeira = 87,1%
Equipamentos - Caldeira
Temperatura água de 
alimentação
Economizador
Temperatura do ar na 
entrada do Pré-Ar 
A eficiência da caldeira aumenta principalmente devido a redução da vazão dos gases
de combustão (redução na quantidade de combustível) que interfere no valor de q2:
Ƞcaldeira = 100 – (q2+q3+q4+q5+q6+q7), sendo q2 = Qmgasesx (hsgases -hegases) x 100 x q4
onde, Qmcombx PCI
q2: perda de calor pelos gases de exaustão
q3: perda de calor por combustão química incompleta – é considerado como zero, pois
normalmente trabalha com excesso de ar no balanço estequeométrico, garantindo
assim combustão completa.
q4: perda de calor por combustão mecânica incompleta – está relacionada com a 
quantidade de não queimados na caldeira, ou seja, com a qualidade de combustível.
q5: perda de calor pelas superfícies de radiação e convecção
q6: perda de calor devido as cinzas – energia que se gasta para aquecer as cinzas. 
q7: perda de calor pelas sangrias das caldeira –perda devido a purga do balão. 
Ganho Energético com o aumento da Temperatura da Água de 
Alimentação da Caldeira.
Considerando uma Caldeira 68 kgf/cm² - 520°°°°C
90 kgf/cm2 – 105 °°°°C
90 kgf/cm2 – 140 °°°°C
90 kgf/cm2 – 160 °°°°C
90 kgf/cm2 – 220 °°°°C
Ciclo Regenerativo
90 kgf/cm2 – 200 °°°°C
90 kgf/cm2 – 180 °°°°C
446,7 kJ/kg
3.460,5 kJ/kg3.013,8 kJ/kg
509,9 kJ/kg
68 kgf/cm2 – 520 °°°°C
68 kgf/cm2 – 520 °°°°C
68 kgf/cm2 – 520 °°°°C
68 kgf/cm2 – 520 °°°°C
68 kgf/cm2 – 520 °°°°C
68 kgf/cm2 – 520 °°°°C
3.460,5 kJ/kg
3.460,5 kJ/kg
3.460,5 kJ/kg
3.460,5 kJ/kg
3.460,5 kJ/kg
2.950,6 kJ/kg
2.865,8 kJ/kg
2.780,1 kJ/kg
2.693,3 kJ/kg
2.604,5 kJ/kg
594,7 kJ/kg
680,4 kJ/kg
767,2 kJ/kg
855,5 kJ/kg
2,1 %
3,0 %
3,1 %
3,2 %
3,4 %
15,7 %
Aumento na 
Geração de 
vapor
Águade Alimentação Vapor Superaquecido
Salto Entalpico
Ciclo Rankine Regenerativo
Consumo de Combustível – Produção 250 t/h de vapor
Considerando uma Caldeira 68 kgf/cm² - 520°°°°C
» Relação Temperatura da Água de Alimentação e do Ar
112,1
110,1
108,2
106,4
104,2
102,5
101,2
100,4
94,0
96,0
98,0
100,0
102,0
104,0
106,0
108,0
110,0
112,0
114,0
115/30 145/60 160/75 165/85 170/95 180/100 185/104 195/105
C
o
n
su
m
o
 d
e 
B
ag
aç
o
 -
t/
h
Temperratura da Água de Alimentação / Ar
Consumo de Bagaço (t/h)
Ciclo Rankine Regenerativo
Produção de Vapor – 112,1 t/h de Bagaço Disponível
Considerando uma Caldeira 68 kgf/cm² - 520°°°°C
» Relação Temperatura da Água de Alimentação e do Ar
250,0
254,5
259,0
263,4
269,0
273,5
276,9
279,1
235,0
240,0
245,0
250,0
255,0
260,0
265,0
270,0
275,0
280,0
285,0
115/30 145/60 160/75 165/85 170/95 180/100 185/104 195/105
V
az
ão
 d
e 
V
ap
o
r 
-
t/
h
Temperratura da Água de Alimentação / Ar
Vazão de vapor (t/h)
Ciclo Rankine Regenerativo
Relação de Vapor / Combustível
Considerando uma Caldeira 68 kgf/cm² - 520°°°°C
» Relação Temperatura da Água e do Ar
EQUIPAMENTOS E SISTEMAS 
AUXILIARES DO CICLO A VAPOR
Classificação dos aquecedores, quanto ao nível de pressão:
� Aquecedores de alta pressão – Localizados entre a bomba de
alimentação e a caldeira. Utilizam vapor das sangrias da turbina
no estágio de alta e média pressão.
� Aquecedores de baixa pressão – Localizados entre o condensador
da turbina e a bomba de alimentação. Utilizam vapor da sangria
da turbina no estágio de baixa pressão.
Aquecedores Regenerativos
» Aquecedor de Mistura – o aquecimento da água acontece por contato direto 
com o vapor. Nestes tipos de aquecedores, a água é aquecida até a temperatura 
de saturação, sendo que o potencial do vapor é utilizado com maior eficiência.
Tem as vantagens de ser simples, barato e ter boas características de 
transferência de calor.
A desvantagem está na necessidade de dispor de uma bomba após cada 
aquecedor o que reduz a confiabilidade e aumenta o consumo de energia. 
Aquecedores Regenerativos
Desaerador
Classificação dos Desaeradores:
� Desaeradores a vácuo(0,075 – 0,5 Bara). Temperatura de
saturação correspondente fica entre 40 e 80°°°°C. Precisa de ejetor,
podendo acontecer infiltrações de ar;
� Desaeradores atmosféricos e médias pressões(1,2 Bar(a)).
Temperatura de saturação correspondente é de 104,8°°°°C . Operam
levemente pressurizados e têm como vantagem principal a
economia de metal;
� Desaeradores de alta pressão(6,0 – 7,8 Bara). Temperatura de
saturação correspondente fica entre 158 e 167°°°°C. São utilizados
para blocos energéticos com pressão ˃ 100 Bara
Aquecedores Regenerativos
» Aquecedor de Superfície – a troca de calor acontece através das paredes dos 
tubos de um trocador de calor. Neste caso, a água circula por dentro dos tubos e 
o vapor pelo lado externo dos mesmos(carcaça).
Tem a vantagem de não precisar de uma bomba em cada aquecedor, uma vez 
que a pressão é diferente.
A desvantagem esta na complexidade(rede de tubulação interna), mais caro e 
menor desempenho na transferência de calor, já que os dois fluidos não estão 
em contato.
Aquecedores Regenerativos
» Normalmente as usinas usam uma combinação de aquecedores de mistura e 
de superficie. 
Trocador de calor para aquecer o ar e a água antes que da entrada na 
caldeira. O vapor da sangria da turbina é condensado nesse trocador de 
calor e o líquido retorna ao ciclo.
Aquecedores Regenerativos
Estudos de Casos
Usina Convencional –Ciclo Rankine
Rendimento do Ciclo = 26,48%
Temperatura água de 
alimentação
160°°°°C
115°°°°C
Temperatura do ar 
na entrada do Pré-Ar 
30°°°°C
Temperatura gases de 
saída
Geração de 
Energia
46 MWh
Vazão de 
Vapor
162,6 t/h
Bagaço
72,7 t/h
Usina Convencional –Ciclo Rankine
Usina Convencional –Ciclo Rankine
Ciclo Rankine Regenerativo
Temperatura da água/ar de 
alimentação da caldeira
195°°°°C / 90°°°°C 
Ciclo Rankine Convencional
Eficiência da Caldeira
2,54 kgv/kgb
Ciclo Rankine Convencional
Temperatura da água/ar de 
alimentação da caldeira
115°°°°C / 27°°°°C
Ciclo Rankine Convencional
Eficiência da Caldeira
2,23 kgv/kgb
Ciclo Rankine
Convencional
Ciclo Rankine
Regenerativo
Temperatura da água/ar
de alimentação
115°C / 27°C Eficiência da Caldeira2,23 kgv/kgb Consumo de Combustível72,7 tb/hCiclo Rankine Convencional Temperatura da água/arde alimentação195°C / 90°C Eficiência da Caldeira2,54 kgv/kgb Consumo de Combustível68,6 tb/hCiclo Rankine Regenerativo
Ciclo Rankine Convencional
Consumo de Combustível
72,7 tb/h 
Ciclo Rankine Convencional
Geração de energia elétrica
46,0 MWh
Ciclo Rankine Regenerativo
Consumo de Combustível
68,6 tb/h 
Economia de Combustível
5,6 %
Ciclo Rankine Regenerativo
Geração de energia elétrica
46,0 MWh
Mesma de 
Geração
Ciclo Rankine Convencional
Eficiência Net (PCI)
26,48%
Ciclo Rankine Convencional
Eficiência Net (PCI)
28,25%
Ganho de eficiência do ciclo
6,7 %
Ciclo Rankine Regenerativo – Mantendo vazão de vapor
Rendimento do Ciclo =28,22%
195°°°°C
127°°°°C
Temperatura água de 
alimentação
Economizador
Temperatura do ar na 
entrada do Pré-Ar 
160°°°°C
Temperatura gases de 
saída
Geração de 
Energia
42,8 MWh
Vazão de 
Vapor
162,6 t/h
30°°°°C90°°°°C 105°°°°C
Bagaço
63,9 t/h
Ciclo Rankine Regenerativo – Mantendo vazão de vapor
Ciclo Rankine Regenerativo – Mantendo vazão de vapor
Ciclo Rankine Regenerativo
Temperatura da água/ar de 
alimentação da caldeira
195°°°°C / 90°°°°C 
Ciclo Rankine Convencional
Temperatura da água/ar de 
alimentação da caldeira
115°°°°C / 27°°°°C
Ciclo Rankine Convencional
Eficiência da Caldeira
2,23 kgv/kgb
Ciclo Rankine Regenerativo
Geração de energia elétrica
42,8 MWh
Redução na Geração
7,0 %
Ciclo Rankine Convencional
Eficiência da Caldeira
2,54 kgv/kgb
Ciclo Rankine
Convencional
Ciclo Rankine
Regenerativo
Temperatura da água/ar
de alimentação
115°C / 27°C Eficiência da Caldeira2,23 kgv/kgb Consumo de Combustível72,6 tb/hCiclo Rankine Convencional Temperatura da água/arde alimentação195°C / 90°C Eficiência da Caldeira2,49 kgv/kgb Consumo de Combustível69,5 tb/hCiclo Rankine Regenerativo
Ciclo Rankine Convencional
Consumo de Combustível
72,7 tb/h 
Ciclo Rankine Convencional
Geração de energia elétrica
46,0 MWh
Ciclo Rankine Regenerativo
Consumo de Combustível
63,9 tb/h 
Economia de Combustível
12,1 %
Ciclo Rankine Convencional
Eficiência Net (PCI)
26,48%
Ciclo Rankine Convencional
Eficiência Net (PCI)
28,22%
Ganho de eficiência do ciclo
6,6 %
Ciclo Rankine Regenerativo – Mantendo consumo de combustível
Rendimento do Ciclo = 28,26%
195°°°°C
127°°°°C
Temperatura água de 
alimentação
Economizador
Temperatura do ar na 
entrada do Pré-Ar 
160°°°°C
Temperatura gases de 
saída
Geração de 
Energia
48,75 MWh
Vazão de 
Vapor
185 t/h
30°°°°C90°°°°C 105°°°°C
Bagaço
72,7 t/h
Ciclo Rankine Regenerativo – Mantendo consumo de combustível
Ciclo Rankine Regenerativo – Mantendo consumo de combustível
Ciclo Rankine Regenerativo
Geração de energia elétrica
48,75 MWh
Aumento de Geração
6,0 %
Ciclo Rankine Regenerativo
Temperatura da água/ar de 
alimentação da caldeira
195°°°°C / 90°°°°C 
Ciclo Rankine Convencional
Temperatura da água/ar de 
alimentação da caldeira
115°°°°C / 27°°°°C
Ciclo Rankine Convencional
Eficiência da Caldeira
2,23 kgv/kgb
Ciclo Rankine Convencional
Eficiência da Caldeira
2,54 kgv/kgb
Ciclo Rankine
Convencional
Ciclo Rankine
Regenerativo
Temperatura da água/ar
de alimentação
115°C / 27°C Eficiência da Caldeira2,23 kgv/kgb Consumo de Combustível72,7 tb/hCiclo Rankine Convencional Temperatura da água/arde alimentação195°C / 90°C Eficiência da Caldeira2,54 kgv/kgb Consumo de Combustível72,7 tb/hCiclo Rankine Regenerativo
Ciclo Rankine Convencional
Consumo de Combustível
72,7 tb/h 
Ciclo Rankine Convencional
Geração de energia elétrica46,0 MWh
Ciclo Rankine Regenerativo
Consumo de Combustível
72,7 tb/h 
Mesmo 
combustível
Ciclo Rankine Convencional
Eficiência Net (PCI)
26,48%
Ciclo Rankine Convencional
Eficiência Net (PCI)
28,26%
Ganho de eficiência do ciclo
6,7 %
REDE ELÉTRICA CONCESSIONÁRIA
REDE ELÉTRICA INTERNA
102,0 Bar
545,0 °C
1 x 350,0 t/h
2,25 kgv/kgb
MOAGEM 
1.350 TCH
102,0 Bar
545,0 °C
1 x 350,0 t/h
2,25 kgv/kgb
55,5 MW 54,0 MW
55,5 MW
ConsumoProduzidoExportação
350 t/h
102 bar
545 ºC
256,5 t/h
513 t/h
187 t/h
256,5 t/h
M
M
CICLO REGENERATIVO
256,5 t/h
100 bar
540 ºC
187 t/h
100 bar
540 ºC
27 ºC
27 ºC
350 t/h
102 bar
545 ºC
256,5 t/h
100 bar
540 ºC
513 t/h
27 ºC
27 ºC
43,2 MW121,8 MW 165,0 MW
BAGAÇO 
363,7 tbh
SOBRA 
DE 
BAGAÇO
52,7 tbh
155,5 tbh
155,5 tbh
2,5 Bar
487,4 t/h
2,5 Bar
28,3 t/h 161,5 t/h
25,5 t/h
256,5 t/h
0,0 t/h
357,2 t/h
131,8 bar
120 ºC
357,2 t/h
131,8 bar
120 ºC
CICLO REGENERATIVO
REDE ELÉTRICA CONCESSIONÁRIA
REDE ELÉTRICA INTERNA
102,0 Bar
545,0 °C
1 x 400,0 t/h
2,57 kgv/kgb
MOAGEM 
1.350 TCH
102,0 Bar
545,0 °C
1 x 400,0 t/h
2,57 kgv/kgb
57,5 MW 60,0 MW
57,5 MW
ConsumoProduzidoExportação
400 t/h
102 bar
545 ºC
256,5 t/h
513 t/h
260 t/h
256,5 t/h
M
M
CICLO REGENERATIVO
273,0 t/h
100 bar
540 ºC
260 t/h
100 bar
540 ºC
27 ºC
86 ºC
400 t/h
102 bar
545 ºC
273,0 t/h
100 bar
540 ºC
513 tv/h
408,2 t/h
131,8 bar
170 ºC
27 ºC
86 ºC
43,2 MW131,8 MW 175,0 MW
BAGAÇO 
363,7 tbh
SOBRA 
DE 
BAGAÇO
52,7 tbh
155,5 tbh
155,5 tbh
13,0 Bar
15,8 t/h
8,9 Bar
16,2 t/h 1,99 Bar
17,0 t/h
4,2 Bar
42,6 t/h
68,4 t/h
0,0 t/h
0,0 t/h
16,5 t/h
408,2 t/h
131,8 bar
170 ºC
16,5 t/h
4,5 Bar
487,4 t/h
8,9 Bar
16,2 t/h
13,0 Bar
15,8 t/h
CICLO REGENERATIVO
Ciclo Rankine Convencional
Temperatura da água / ar de 
alimentação da caldeira
120°°°°C / 27°°°°C
Ciclo Rankine Convencional
Eficiência da Caldeira
2,25 kgv/kgb
Ciclo Rankine
Convencional
Ciclo Rankine Regenerativo
Temperatura da água / ar de 
alimentação da caldeira
170°°°°C / 86°°°°C 
Ciclo Rankine
Regenerativo
Temperatura da água
/ ar de alimentação
120°C / 27°C Eficiência da Caldeira2,25 kgv/kgb Consumo de Combustível155,5 tb/hUsina sem Ciclo Regenerativo Temperatura da água / arde alimentação170°C / 86°C Eficiência da Caldeira2,57 kgv/kgb Consumo de Combustível155,5 tb/hUsina com Ciclo Regenerativo
Ciclo Rankine Convencional
Consumo de Combustível
155,5 tb/h 
Ciclo Rankine Regenerativo
Eficiência da Caldeira
2,57 kgv/kgb
Ciclo Rankine Convencional
Geração de energia elétrica
165,0 MWh
Ciclo Rankine Regenerativo
Consumo de Combustível
155,5 tb/h 
Mesmo consumo 
de combustível
Ciclo Rankine Regenerativo
Geração de energia elétrica
175,0 MWh
Geração de Energia 
adicional - 5,7 %
Conclusões
� Tecnicamente, quanto maior o nível de pressão e 
temperatura do vapor, mais eficiente será o ciclo;
�Quanto maior a temperatura de água/ar de 
alimentação da caldeira, maior será o ganho de 
eficiência do ciclo;
� Há uma busca cada vez maior por eficiência 
energética, para aproveitar ao máximo a energia 
disponível;
� Não há uma fórmula padrão, apenas com estudos é 
que se pode determinar a melhor solução para cada 
negócio;
CONCLUSÕES
�A TGM possui uma estrutura completa 
para auxiliá-los nos estudos e fornecimento 
de equipamentos para geração de energia e 
cogeração, com tecnologia 100% nacional;
CONCLUSÕES
Corporativa
Equipe Qualificada
Atendimento 24h
Estoque de peças
Contrato de 
Manutenção de Logo 
Prazo
Rod. Armando de Salles Oliveira, Km 4,8 - Dist.Ind. 
CEP: 14175-000 - Sertãozinho - SP - Brasil
Tel.: 16 2105-2600 – Fax: 16 3945-8276
www.grupotgm.com.br
Leonardo Parente Buranello
leonardo.buranello@tgmturbinas.com.br 
(16) 2105-2521