Trabalho Maquinas térmicas - Sistema Incinerador-caldeira-turbina-gerador de residuos

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UNIVERSIDADE ESTADUAL DO OESTE DO PARANÁ
UNIOESTE – CAMPUS DE FOZ DO IGUAÇU
CECE – CENTRO DE ENGENHARIA E CIÊNCIAS EXATAS
ENGENHARIA MECÂNICA
Arthur Sanchez de Almeida
matheus renan telles
klaus muller doerner LIMA
ANALISE DE USO E DIMENSIONAMENTO DE UM SISTEMA DE INCINERAÇÃO COM REAPROVEITAMENTO DE ENERGIA
FOZ DO IGUAÇU
2015
Arthur Sanchez de Almeida
matheus renan telles
klauss muller doerner LIMA
ANALISE DE USO E DIMENSIONAMENTO DE UM SISTEMA DE INCINERAÇÃO COM REAPROVEITAMENTO DE ENERGIA
Trabalho apresentado como requisito parcial para a disciplina de Maquinas Termicas no curso de Engenharia Mecânica do Centro de Engenharias e Ciências Exatas da Universidade Estadual do Oeste do Paraná – Campus Foz do Iguaçu.
Docente: Eng. Eduardo Dechechi, Dr.
FOZ DO IGUAÇU
2015
RESUMO
Este trabalho, em âmbito geral, objetiva nalisar uma alternativa de disposição de residos solidos, a incineração. Esta é muito criticada pelos altos custos operacionais e sua eficácia no tratamento dos gases resultantes da queima, apesar da sua utilização nos principais países da Europa, inclusive como fonte alternativa de recuperação de calor e produção de energia. O estudo é realizado com base em dados da cidade de Foz do Iguaçu e médias nacionais, utilizado tecnicas aprendidas na disciplina de Maquinas Termicas. A partir desses dados realizar um estudo para dimensionamento de um sistema Incinerador-Turbina-Vapor-Gerador para geração de energia elétrica.
Palavras-chave: Residuos Urbanos, Incineração, Recuperação de Energia, Caldeira-Turbina.
SUMÁRIO
1 INTRODUÇÃO
	No contexto das questões relacionadas com a proteção ambiental, o problema dos resíduos ocupa um lugar de destaque na gestão de recursos. É necessario que se faça um estudo local de viabilidade antes da implantação de qualquer modelo de gestão, devido a variabilidade dos parametros do sistema
DESCRIÇÃO DO PROBLEMA
O aumento na produção, e a facilidade em produzir aliada a melhoria no poder aquisitivo da população incentivam, cada vez mais o consumo. Com o crescimento acelerado das regiões metropolitanas e a mudança dos hábitos sociais vieram também sérios problemas. Um destes é a grande quantidade de resíduos gerados, o que determinou a necessidade de se implantar processos modernos de tratamento e destinação final dos resíduos.
Dentre as alternativas para a solução do problema, existe a possibilidade da criação de aterros sanitários em locais apropriados fora desses municípios onde existem mais áreas disponíveis para esta finalidade. Entretanto, esta hipótese implicaria no transporte dos resíduos a grandes distâncias, com pesadas consequências financeiras. 
Com a mudança das políticas mundiais para a conservação ambiental, a disposição final dos resíduos em aterros sanitários não é mais suficiente para o cumprimento das exigências legais. Faz-se necessário que metas sejam traçadas para a redução, reutilização, reciclagem e, quando necessário, o tratamento dos resíduos. A incineração é uma alternativa bastante utilizada.
De fato essa solução passou a surtir efeito, e resolver os problemas que a maioria dos aterros estavam enfrentando, apesar do custo mais elevado que envolve todo processo de incineração. Sabe-se ainda que tal processo garante; assim como todo procedimento de queima, uma grande geração de energia eliminada como produto final.
O presente trabalho visa avaliar a energia produzida pela incineração de resíduos, para alimentação de uma caldeira-turbina a vapor ligada a um gerador de eletricidade.
1.2 OBJETIVO GERAL
Estudar a incineração como método de tratamento de resíduos sólidos, as tecnologias disponíveis, legislação e recuperação de energia.
1.3 OBJETIVOS ESPECIFICOS
Realizar uma revisão bibliográfica sobre equipamentos utilizados na incineração de resíduos sólidos;
Dimensionamento de um sistema de recuperação de energia.
1.4 JUSTIFICATIVA
A secretaria de obras de foz do Iguaçu calcula que cerca de 5.000 toneladas de lixo são produzidas todo mês. Dos quais são gastos 26 milhões de reais anuais com a coleta. A Quantidade de lixo produzido equivale a uma geração de energia de 15.980 Kilo-Watts em caso de queima completa no Ponto Calorífico inferior. Portanto a possivel implantação de um sistema de incineração regional deve ser estudada.
2 REVISÃO BIBLIOGRAFICA
2.1 HISTORIA DA INCINERAÇÃO E RESIDUOS URBANOS
É importante inicialmente caracterizar o que entendemos por incineração. Podemos dizer que incineração é um processo de redução do peso, volume e das características de periculosidade dos resíduos, com a conseqüente eliminação da matéria orgânica e características de patogenicidade, através da combustão controlada (Lima, 1997). Hoje devemos expandir ainda mais esta conceituação, afirmando que a incineração é também um processo de reciclagem da energia liberada na queima dos materiais, visando a produção de energia elétrica e de vapor. (Calderoni, 1999)
A redução de volume de resíduos na incineração é geralmente superior a 90% e em peso superior a 75%. Para a garantia de queima total dos resíduos, a combustão tem que ser continuamente controlada, pois o lixo urbano varia ao longo do tempo em composição, umidade, peso específico e poder calorífico. Por isso, os sistemas modernos de incineração de lixo são dotados de sistemas computadorizados de controle contínuo das variáveis de combustão.
A incineração de resíduos a partir de estruturas industriais surgiu no ano de 1895 na Alemanha. Numa época em que a preocupação com o meio ambiente não estava em discussão pela sociedade. Essa foi então uma maneira simples de eliminar os resíduos. Até a Segunda Guerra Mundial a incineração foi se desenvolvendo nos países ricos sem maiores debates com a sociedade.
Depois da Segunda Guerra, o consumo da sociedade Europeia e Norte Americana se transformou rapidamente, multiplicando a geração de resíduos e a forma da sociedade se organizar, face à um novo modelo de consumo. Como consequência, a maior parte dos países industrializados ampliou o numero de usinas incineradoras, em detrimento de outras propostas de gestão dos resíduos.
 Durante a década de 1980 experimentou-se uma proliferação de novas tecnologias e, consequentemente, de empresas fornecedoras. A tabela 1 ilustra o estado da incineração em alguns países selecionados.
Tabela 1 - Incineração nos paises desenvolvidos em 1997
	País
	Residuos
(milh.t/ano)
	Nº de
incineradores
	% incinerado
	Recuperação de
energia
	Suíça
	2,9
	29
	80
	80%
	Japão
	44,5
	1893
	72
	-
	Dinamarca
	2,6
	32
	65
	100%
	Suécia
	2,7
	21
	59
	100%
	França
	18,5
	100
	41
	68%
	Holanda
	7,1
	9
	39
	50%
	Alemanha
	40,5
	51
	30
	-
	Itália
	15,6
	51
	17
	30%
	USA
	180,0
	168
	19
	75 %
	Espanha
	11,8
	21
	15
	24 %
	Reino Unido
	35,0
	7
	5
	25 %
Fonte: BNDES, 1997.
É importante salientar que a incineração de resíduos somente se justifica em países com alta produção de resíduos secos. A alta concentração de resíduos orgânicos inviabiliza economicamente a incineração por não permitir que a chama atinja as altas temperaturas necessárias para o processo. Com baixo potencial calorifico dos resíduos, a quantidade de energia necessária para a incineração é muito maior, o que representa um maior custo de manutenção das usinas, em um contexto de alta nas tarifas de energia.
Tabela 2 - Participação dos materiais nos residuos coletado no Brasil
	Material
	Participaçào (%)
	Quantidade (t/ano)
	Metais
	2,9
	1.610.499
	Papel/Papelão
	13,1
	7.275.012
	Plástico
	13,5
	7.497.149
	Vidro
	2,4
	1.332.827
	Matéria Orgânica
	51,4
	28.544.702
	Outros
	16,7
	9.274.251
Extraído do Plano Nacional de Resíduos Sólidos, MMA, 2012
Como podemos aferir, o lixo brasileiro é ainda hoje predominantemente orgânico, oque torna difícil à incineração em nível nacional.No entanto em regiões altamente industrializadas, onde a geração e depósito de resíduos é um problema constante, logo a incineração torna-se uma alternativa viável.
Observa-se que o RSU adotado nesse estudo, cuja composição é retirada de estatísticas nacionais, apresenta um PCI de 1.980 kcal/kg. Esse PCI é formado, majoritariamente, pelos plásticos (57%), complementado pelo papel e papelão (22%) mais a matéria orgânica (19%).
Tabela 3 - Valores de PCI dos resíduos urbanos
	Material
	Umidade (%)
	PCI (kcal/kg)
	Matéria Orgânica
	66
	712
	Plásticos
	17
	8,193
	Papel e Papelão
	21
	2,729
	Têxteis e Couro
	36
	1,921
	Madeira
	25
	2,490
	Borracha
	5
	8,633
Fonte: CODESC 2003, CEMIG/FEAM 2011.
Os valores de poder calorífico são obtidos em análises laboratoriais, pela queima completa dos materiais previamente secos em equipamentos denominados calorímetros. É preciso ter em mente, entretanto, que esse valor representa uma média que pode apresentar grandes variações entre localidades e ao longo do ano.
2.2 APROVEITAMENTO DA ENERGIA DE COMBUSTÃO
Uma das características positivas normalmente atribuídas à incineração é o reaproveitamento energético. Quer dizer, a produção de energia térmica para aquecimento das casas e prédios em países de clima frio e energia elétrica a partir do calor liberado na incineração.
A produção de energia térmica tem um bom aproveitamento em relação aos resíduos incinerados. Isso quer dizer, que de acordo com as técnicas disponíveis atualmente, é possível recuperar entre 70% e 90% do calor liberado na incineração para aquecimento de água e óleo que é distribuído nas casas e prédios para aquecimento. 
Ja a produção de energia elétrica tem um aproveitamento muito baixo em relação à totalidade de resíduos incinerados. A recuperação média do calor liberado pela incineração de resíduos fica entre 7% e 15% do total.
Vale lembrar que os resíduos secos são passíveis de serem reciclados. A reciclagem desses resíduos poderia poupar uma quantidade de energia elétrica maior do que a produzida pela usina, já que a fabricação de materiais, principalmente os metais, demanda uma enorme quantidade de energia elétrica. 
2.3 O PROCESSO DE INCINERAÇÃO
O atual processo de incineração consiste geralmente em dois estágios. Inicialmente, o resíduo é queimado na câmara primária, que é a receptora direta do lixo, em uma temperatura suficientemente alta para que algumas substâncias presentes se tornem gases e outra assuma a forma de pequenas partículas. Nesse dispositivo, a temperatura de operação varia tipicamente entre 500°C e 900°C. Em todas as configurações, a alimentação de oxigênio nessa câmara é sub-estequiométrica, evitando-se assim gradientes elevados de temperatura. Nessas condições controladas, evita-se a volatilização de grandes quantidades de metais presentes no lixo, como chumbo, cádmio, cromo, mercúrio, entre outros. Além disso, minimiza-se a formação de óxidos nitrosos, que surgem apenas sob temperaturas mais elevadas. 
Já a fase gasosa gerada na câmara primária é encaminhada para a câmara secundária Essa mistura de gases e partículas é então queimada a uma temperatura mais alta por um intervalo de tempo suficiente para que haja a combustão completa. Tempo de residência representativo para resíduos sólidos é de 30 minutos para o primeiro estágio e de 2 a 3 segundos para a combustão da fumaça no segundo estágio. Nesse caso, a atmosfera é altamente oxidante e a temperatura de projeto varia normalmente entre 750°C e 1250°C. Os diversos gases gerados na câmara anterior são oxidados a CO² e H²O. Nessa temperatura, a probabilidade de existência de moléculas com grande número de átomos como dioxinas e furanos, compostos altamente nocivos aos seres humanos, é praticamente zero. 
Os gases provenientes desta segunda etapa passam por um sistema de abatimento de poluição, que consiste em muitos estágios (por exemplo, scrubber para a remoção de ácido no gás, precipitado eletrostático para a remoção de poeira e/ou filtros para a remoção de partículas finas), antes de serem enviadas para a atmosfera via uma chaminé. As restritas regulamentações de emissões algumas vezes requerem o uso de carvão ativo no sistema de abatimento, para que haja redução da emissão de mercúrio e dioxinas. 
A Figura abaixo mostra um esquema representativo de uma câmara de combustão: 
Figura 1 – Esquema de uma camara de incineração
Após a incineração, a parte sólida é tirada da grelha. O resíduo é normalmente tratado para que haja a recuperação de materiais ferrosos; não ferrosos, que podem também ser recuperados em certas circunstâncias. Uma pequena quantidade de finas partículas é carregada para fora da câmara de combustão pela exaustão dos gases de queima, que posteriormente seram filtradas.
2.3.1 Tratamento Dos Gases De Combustão
Figura 2 - Incinerador com etapas de tratamento dos gases de combustão
.
O tratamento desses gases envolve processos físicos e químicos,havendo uma grande variedade de opções de conformação e equipamentos. A primeira etapa consiste em resfriar os gases que saem entre 1000°C e 1200°C da câmara secundária. Nessa etapa, além de resfriarem-se os gases de combustão utiliza-se o calor para se gerar vapor d'água que pode ser utilizado na conversão em energia elétrica, sistema de aquecimento ou mesmo sistema de refrigeração. 
Em seguida, os gases são neutralizados com a injeção de hidróxido de cálcio, altamente eficiente na neutralização e captura de SOX e HCI. Os gases já resfriados e neutralizados passam então por um sistema de filtros que retiram o material particulado como fuligem, sais e hidróxido de cálcio. Em algumas plantas utilizam-se outros sistemas, como precipita dores eletrostáticos, lavadores Venturi, ciclones, etc. 
Finalmente, os gases passam por um leito absorvente, à base de carvão ativado, que possui tripla ação: Retenção de óxidos nitrosos; Retenção de organoclorados: ação preventiva quanto à emissão de dioxinas por algum problema na câmara secundária; Retenção de metais voláteis: O material absorvente atua como uma peneira retendo metais voláteis 
Tanto os filtros como os leitos de carvão funcionam tipicamente entre 150 e 200°C. A perda de calor ao longo do próprio tratamento de purificação de gases faz com que a temperatura na saída da chaminé seja inferior a 120°C. 
2.4 COMPONENTES DE UM SISTEMA DE RECUPERAÇÃO DE ENERGIA	
2.4.1 Caldeiras
Caldeiras a vapor são equipamentos destinados a produzir e acumular vapor sob pressão superior a pressão atmosférica, utilizando qualquer fonte de energia, executando-se os refervedores e equipamentos similares em unidade de processo. Ou seja, é um sistema de geração de vapor, na qual a água em estado líquido circulando em seu interior transforma em vapor através do calor liberado na queima de um combustível.
As caldeiras podem ser classificadas de maneira mais generica em duas classes, as caldeiras flamotubulares e aquatubulares.
As caldeiras flamotubulares são aquelas em que os gases provenientes da combustão atravessam a caldeira no interior de tubos que se encontram circundados por água, cedendo calor à mesma.
Nesse tipo de caldeira os tubos são postos verticalmente num corpo cilindrico e fechado nas extremidades por placas, chamadas espelhos justamente por refletirem boa parte do calor. A fornalha fica logo abaixo dos espelhos inferiores. Os gases gerados pela combustão sobem atavés dos tubos, aquecendo e vaporizando a água que está em torno deles. As fornalhas são utilizadas principalmente no aproveitamento da queima de combustiveis.
Figura 3 – Representação do aranjo Flamotubular
Em caldeiras aquatubulares a água passa pelo interior dos tubos, que por sua vez são aquecidos pelas chamas. São as mais comuns em se tratando de plantas termelétricas ou geração de energia elétrica em geral, exceto em unidades de pequeno porte. A pressão de trabalho de caldeiras deste tipo pode chegar a 26 MPa, ou seja, superior a pressão do ponto crítico. Neste caso, o períodode ebulição passa a não existir.
Figura 4 – Representação do aranja aquatubular
2.4.2 Turbinas a vapor
A turbina a vapor é definida como sendo uma máquina térmica, onde a energia potencial termodinâmica contida no vapor é convertida em trabalho mecânico
Em uma turbina a vapor a transformação de energia do vapor em trabalho é feita em duas etapas. Inicialmente, a energia do vapor é transformada em energia cinética. Para isso o vapor é obrigado a escoar através de pequenos orifícios, de formato especial, denominados expansores, onde, devido à pequena área de passagem, adquire alta velocidade, aumentando sua energia cinética, mas diminuindo, em conseqüência, sua entalpia. Em um expansor, além do aumento de velocidade e da diminuição da entalpia, ocorrem também queda na pressão, queda na temperatura e aumento no volume específico do vapor. 
Na Segunda etapa da transformação, a energia cinética obtida no expansor é transformada em trabalho mecânico. A passagem do vapor gera forças, que aplicadas às pás, determinam um momento motor resultante, que faz girar o rotor.
Figura 5 – Fluxo de gases em uma turbina axial
Desta forma, as turbinas a vapor são máquinas de combustão externa onde os gases resultantes da queima do combustível não entram em contato com o fluído de trabalho que escoa no interior da máquina e realiza os processos de conversão da energia do combustível em potência de eixo. Devido a isto apresentam uma flexibilidade em relação ao combustível a ser utilizado, podendo usar inclusive aqueles que produzem resíduos sólidos durante a queima.
Figura 6 – Balanço de energia em uma turbina
Geralmente feito sob encomenda, desta forma as turbinas de vapor podem ser projetadas a fim de combinar exigências da pressão e da temperatura do projeto e maximizar a eficiência elétrica ao fornecer a saída térmica desejada.
2.5 CICLO RANKINE
O Ciclo Rankine é um ciclo termodinâmico reversível que converte calor em trabalho. O calor é fornecido por uma fonte de calor externa para uma caldeira, sendo usualmente o fluido operante a água. Este ciclo gera cerca de 90% de toda a energia elétrica produzida no mundo, incluindo virtualmente toda a energia solar, biomassa, carvão e nuclear nas usinas elétricas.
Este ciclo é similar ao Ciclo de Carnot, pois onde se observa a eficiência de uma turbina. A diferença principal está na adição de uma caldeira e a da ausência de um condensador nos processos isobáricos no ciclo Rankine e os processos isotérmicos na teoria do Ciclo Carnot.
Figura 7 – Ciclo Rankine
Existem quatro processos num ciclo Rankine, cada um alterando as propriedades do fluido de trabalho. Estas propriedades são identificadas pelos números no diagrama acima.
Processo 4-1: Primeiro, o fluido de trabalho é bombeado (idealmente numa forma adiabática reversível) de uma pressão baixa para uma pressão alta utilizando-se uma bomba. O bombeamento requer algum tipo de energia para se realizar.
Processo 1-2: O fluido pressurizado entra numa caldeira, onde é aquecido a pressão constante até se tornar vapor superaquecido. Fontes comuns de calor incluem carvão, gás natural e energia nuclear.
Processo 2-3: O vapor superaquecido expande através de uma turbina para gerar trabalho. Idealmente, esta expansão é adiabática reversível. Com esta expansão, tanto a pressão quanto a temperatura se reduzem.
Processo 3-4: O vapor então entra num condensador, onde ele é resfriado, idealmente a pressão constante, até a condição de líquido saturado. Este líquido então retorna à bomba e o ciclo se repete.
Num ciclo Rankine real, a compressão pela bomba e a expansão na turbina não são isoentrópicos . Em outras palavras, estes processos não são reversíveis, e a entropia aumenta durante os processos (indicados na figura como ΔS). Isto faz com que a energia requerida pela bomba seja maior, e que o trabalho produzido pela turbina seja menor do que o produzido num estado de idealidade.
3 DIMENSIONAMENTO DO CICLO E EQUIPAMENTOS
	Para a incineração de resíduos é necessário queimador semelhante ao sistema de queima de biomassa, pois grandes quantidades de cinzas e o volume de material que deve ser queimado para manter altas temperaturas são de grande quantidade, logo seu sistema geralmente é robusto e composto por grandes equipamentos.
Como escopo do projeto foi adotado como vazão mássica 11,3 Toneladas/h de vapor de água de e pressão na entrada da turbina de 12.000 kPa com temperatura de 482,2°C e 30,3 na saída. Para análise dos cálculos foi usados como base o ciclo Rankine água vapor. 
Figura 8 – Relação dos estagios do processo com o ciclo Rankine
O ciclo começa com o bombeamento da água líquida (1 para 2) ,no entanto a energia no bombeamento é insignificante comparado ao sistema todo logo o trabalho da bomba pode ser considerado aproximadamente zero.
Então após ser bombeada a água entra no queimador para aumentar sua temperatura e pressão, estagio 2 para 3, nesse periodo a água líquida entra em processo de vaporização e aumenta sua energia interna consequentemente ganha pressão e temperatura.
Determinou-se como pressão de entrada na caldeira como de 30,3 Kpa, pressão na qual o fabricante recomenda no datasheet do equipamento. Com esse valor é possível determinar os valores de saturação de líquido saturado tabelados das propriedades da água. Também como escopo do projeto determinou-se um fluxo mássico de água de 11,3 Toneladas por hora.
A eficiência da queima do lixo é de aproximadamente 75%.
Os valores da entrada da caldeira situada no ponto 2 no ciclo Rankine acima, segue abaixo: 
Entrada da Caldeira, ponto 2:
Pressão: 30,3kPa;
Temperatura: 107,5 °C;
Fluxo de massa: 11,3 Toneladas/h
Fase: Líquida;
Entalpia: 450.8 kJ/kg;
Eficiência da queima: 75%
Figura 9 - Propriedades da água líquida saturada no ponto 2 do ciclo Rankine 
Em seguida determinou-se a pressão de 12.000 kpa e temperatura de 482,2 °C na saída da caldeira e que seguirá direto para a entrada da turbina a vapor para a realização de trabalho. Abaixo segue os dados do vapor superaquecido na saída da caldeira levando em conta os valores pré-estabelecidos de pressão e temperatura.
Saída da Caldeira, ponto 3:
Pressão: 12.000 kPa;
Temperatura: 482,2° C;
Entalpia: 3327.3 kJ/kg;
Fase: Vapor superaquecido.
Figura 10 - Propriedades da água Superaquecida no ponto 3 do ciclo Rankine
	Com os dados de entrada e saída do evaporador é possível calcular a energia necessária de queima para que a propriedades acima impostas sejam adquiridas, portanto utilizando as equações de balanço de energia é possível determinar o valor da queima. Os resultados podem ser visto abaixo.
Condições de operação nos pontos 2 para 3 – Vaporização da agua sob pressão.
Para determinar a energia da agua na saída multiplica-se a vazão mássica pela entropia no ponto 3.
Nota-se que a energia presente no vapor na saída da caldeira é de 10491,9kW.
Em seguida determinaremos a energia interna do líquido na entrada da caldeira. 
A energia interna da água na entrada da caldeira é de 1406,7kW. Com a Energia na entrada e na saída da caldeira é possível determinar a energia necessária para que ocorra a evaporação da mesma.
A energia que o o calor fornecerá para a água em processo de evaporação será de 9055,9 kW. 
Como em toda queima de combustível é suscetível à perda para o ambiente, utilizou-se um fator de queima de 75%.
Note que a energia necessária para queima equivale a 12074.5kW, energia na qual será fornecida pela queima da lixo dentro da fornalha.
Ao sair do queimador a água segue direta para uma turbina vapor (3 para 4) , na qual a sua expansão entre as pás ocorrera a movimentação das mesmas e consequentemente gerar trabalho. Desse trabalho gerado transferem-se os movimentos através de eixos e engrenagem para um gerador, o qual converterá esse trabalho em energia elétrica.
Após o vapor d’água sair da turbina (4 para 3), ele seguirá para um condensador para perder a energia de vapor e entrar em processode condensação, assim repetindo o processo.
O Vapor de água entrara na turbina com pressão de 12.000kPa e temperatura de 482,2°C
Entrada Turbina (3):
Fluxo de massa: 11,3 Toneladas/h
Eficiência isoentrópica da turbina: 81 % ;
Pressão: 12.000 kPa ;
Temperatura: 482,2° C;;
Fase: Vapor superaquecido;
Entalpia: 3327,3 kJ/kg;
Ao entrar na turbina o vapor usa sua expansão para gerar trabalho no eixo e consequentemente perde sua energia interna, perdendo pressão e temperatura. Devido o ciclo presente não ser ideal, deve-se considerar a eficiência isentrópica que equivale a 81%.
O valor na saída da turbina equivale a entrada do condensador, seus valores são representados abaixo:
Saída Turbina (4) :
Pressão: 30,3kPa;
Temperatura: 107,5 °C;
Fluxo de massa: 11,3 Toneladas/h
Fase: Vapor com título;
Entalpia líquido-vapor: 2244 kJ/kg;
Entalpia Líquida Saturada: 450,8 kJ/kg;
Com os Valores citados acima é possível calcular o titulo de saturação e o trabalho realizado na turbina
Condições de (3) para (4) – Trabalho feito na Turbina:
O valor da entalpia pela a ocorrência da isentrópica é de 2582,6 kJ/kg. Com isso é possível calcular o título de saturação.
Com os valores das entalpias da entrada e saída da turina é possível determinar o trabalho realizado.
Nota-se que a energia que é possível transmitir para o gerador equivale a 2344,6 kW, no entanto ainda há que considerar perdas causadas no gerador de energia, que pode ser adotado como cerca de 75%.
Por fim a energia elétrica disponível é de é de 1759 kW. Essa energia pode ser utilizada de diversas formas, como também ser vendida para a rede de transmissão local. 
Figura 11 - Representação do trabalho realizado em uma turbina a vapor
A eficiência global do sistema pode ser determinada pela seguinte equação:
	Pela equação é possível perceber que apenas 14,56% da energia fornecida pela queima dos resíduos se reformará em energia elétrica, fato pelo qual ocorre devido a perdas no sistema.
Abaixo segue o diagrama representativo do sistema com suas respectivas energias envolvido no processo:
Figura 12 – Representação esquematica das energias envolvidas
8557,1 kW
12074.5kW
13979,5 kW
Com esse sistema é possível queimar as 5.000 toneladas de lixo fornecidos pela cidade durante os mês, com capacidade de fornecimento de 15.980 kW na queima. Nos quais se deseja utilizar 12.074.5 kW gerados pela queima que no final de todo processo gerara uma energia de 1759kW. 
3.1 SELEÇÃO DA CALDEIRA
Para a incineração de resíduos é necessário queimador semelhante ao sistema de queima de biomassa, pois grandes quantidades de cinzas e o volume de material que deve ser queimado para manter altas temperaturas são de grande quantidade, logo seu sistema geralmente é robusto e composto por grandes equipamentos.
Através dos dados impostos no inicio do sistema e da quantidade de lixo que deve ser queimada, optou-se pelo sistema de caldeira e incineração da empresa Bnecke no qual apresenta as seguintes características:
• Capacidade de produção de vapor: 10.000 a 120.000 kg/h.
• Pressão máxima de vapor: 100 kgf/cm².
Figura 13 - Sistema da Caldeira Benecke
3.2 SELEÇÃO DA TURBINA-VAPOR-GERADOR
Para atender os requisitos impostos no sistema e do grande fluxo de vapor, optou-se pela turbina vapor gerador da marca SIEMENS modelo SST-300 no qual apresenta as seguintes características:
Potencia máxima de geração: 50MW;
Pressão de saída: 120 bars;
Temperatura de saída: 520°C;
Rotação Máxima de :12.000 rpm;
Pressão de condensação: 4,4 psi.
Figura 14 - Turbina gerador SIEMENS SST-300
As normas brasileiras ainda estão se adequando a este novo cenário mundial para oferecer ao Brasil condições necessárias para a implantação dessa tecnologia alternativa. Para isso, constantes alterações estão sendo feitas para se adequar aos novos conhecimentos que vão sendo adquiridos nos mais diversos campos de pesquisa. A tendência dessas novas legislações é abranger não só a questão da limitação dos níveis de emissão de uma unidade, mas também determinar os parâmetros de projeto que devem ser obedecidos, os procedimentos básicos a serem seguidos e exigir a sistemática de monitoramento necessária ao controle de toda a central termelétrica podem ser encontrados na NBR 11175, disponivel como anexo neste trabalho.
4 CONCLUSÃO
Determinando os dados de entrada de pressão e temperatura como também a pressão de saída do vapor e a vazão mássica na caldeira, é possível dimensionar um sistema de caldeira-turbina-vapor-gerador para queima de lixo proveniente da cidade de Foz do Iguaçu. Ao fornecer 5.000 toneladas de lixo por mês, o sistema consegue fornecer cerca de 1760 kW, esta potencia é suficiente para aliemntar cerca de 450 residências brasileiras.		
	Este valor comprova que a geração de energia eletrica atravez da queima do lixo é muito pequena devido as perdas no sistema caldeira-turbina, não justificando as complicaçoes geradas por uma planta de incineração. Porem a geração de vapor é muito mais eficiente e incentiva o uso de incineradores em paises frios ou zonas altamente industrailizadas que necessitam de vapor para o processo produtivo. A incineração também torna-se uma opçao viavel no caso de colapso de falta de energia em periodos de grande consumo.
5 REFENCIAS BIBLIOGRÁFICAS
ABRELPE – Associação Brasileira de Empresas de Limpeza Pública e Resíduos Especiais. Panorama dos resíduos sólidos no Brasil. 2005.
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