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Capítulo 6   Estimativa de Custos Operacionais

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6.6.2 Meios de Suprimentos de Utilidades
Capítulo 6: Estimativa de Custos Operacionais (OPEX)
O cálculo dos custos de utilidade pode ser bastante complicado e o custo real delas é muitas vezes difícil de
estimar em uma grande instalação. O custo de investimento para produzir as utilidades como por exemplo, uma
torre de resfriamento, uma caldeira a vapor e assim por diante não entra nestes custo uma vez que este
investimento já foi feito estimado no Capex.
Os custos associados ao fornecimento de uma determinada utilidade são então obtidos calculando os custos
operacionais para gerar a utilidade.
Estes são os custos que foram apresentados na Tabela dos slides anteriores e as seções a seguir mostram como
essas estimativas de custo foram obtidas para as principais utilidades fornecidas na Tabela.
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6.6.3 Água da torre de resfriamento
Capítulo 6: Estimativa de Custos Operacionais (OPEX)
Na maioria das grandes instalações químicas, petroquímicas e refinarias, a água de refrigeração é fornecida para
processo de uma instalação central. Esta instalação consiste em uma torre de resfriamento (ou muitas torres),
reposição de água, sistema de injeção de químicos e bombas de alimentação de água de refrigeração. Uma
instalação típica de água de resfriamento é mostrada na Figura abaixo.Pr
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6.6.3 Água da torre de resfriamento
Capítulo 6: Estimativa de Custos Operacionais (OPEX)
O resfriamento da água ocorre na torre de resfriamento onde parte da água é evaporada. Reposição de água é
necessária para compensa a perda por evaporação. Quando a água é evaporada há uma tendência de material
inorgânico se acumular no circuito circulante. Portanto, há uma purga de água ou uma purga do sistema. Esta
reposição de água também compensa a perda por “deriva” ou spray da torre (arraste eólico) e também pela purga
de água. O arraste eólico típico de torres mecânicas estão entre 0,1% e 0,3% da vazão circulante. Os produtos
químicos são adicionados para reduzir incrustação em superfícies de trocadores de calor. Em operações típicas de
torres de refrigeração o fator de concentração de sal (inorgânico) máximo admissível (S) da água circulante em
comparação com a água de reposição está entre 3 a 7. Podemos estimar o custo para fornecer água de
resfriamento se forem conhecidos os seguintes parâmetros:
• Carga de calor e vazão de recirculação requerida pelo processo;
• Composições e limite de saturação de produtos químicos inorgânicos na água de alimentação;
• Taxa de adição de químicos requerida;
• Temperatura desejada de fornecimento e retorno (tipicamente 30° C e 40° C respectivamente);
• Custo da torre de resfriamento e das bombas de água de resfriamento;
• Custos de fornecimento de produtos químicos, eletricidade para bombas e ventiladores de torre de resfriamento
e água de reposição
A estimativa dos custos operacionais associados a um sistema típico de água de resfriamento está ilustrada no
Exemplo a seguir.
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Capítulo 6: Estimativa de Custos Operacionais (OPEX)
Exemplo: Estimar o custo de água de refrigeração circulante usando uma torre de resfriamento mecânica para
remoção de 1 GJ/h de energia das unidades de processo e que ocorre 0,3% de arraste eólico e um fator de
concentração de sal máximo admissível é de 5. São dados: custo dos produtos químicos é de Us$0,156/1000 kg.
Solução:
Custo da água de refrigeração = custo da eletricidade + custo dos produtos químicos + custo da água de reposição
custo da eletricidade ➔ potência da bomba + ventilador
Vazão da torre:
➔
Vazão de água de evaporada:
Latente vap. (Tmed = 35°C)➔ DHvap = 2417 kJ/kg➔
Para calcular a vazão de purga devemos conhecer o fator de concentração de sal (inorgânico) máximo admissível,
S, da água circulante em comparação com a água de reposição. A definição de S é dada na seguinte equação:
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6.6.3 Água da torre de resfriamento
Capítulo 6: Estimativa de Custos Operacionais (OPEX)
Um balanço de massa global (água) e para o sal na torre leva a:
Como SLoop é 5Sin então:
WBD = 31,8 kg/h
Logo: WMU = Wtower + Wwind + WBD = 413,7+0,003.23,923+31,8 ➔WMU = 517,3 kg/h
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6.6.3 Água da torre de resfriamento
Capítulo 6: Estimativa de Custos Operacionais (OPEX)
Potência da bomba: A queda de pressão em torno do circuito de água de refrigeração é estimada da seguinte
forma:
ΔPloop = 15 psi (perdas de tubo) + 5 psi (perdas nos trocadores) + 10 psi (perda de válvula de controle) + 8,7 psi de
carga estática (porque a água deve ser bombeada para o topo de Torre de água de refrigeração, estimada em 20
pés acima da entrada da bomba) = 38,7 psi = 266,7 kPa.
Assumindo uma eficiência um rendimento da bomba de 75%, a potência é dada por:
Potência do ventilador: a partir da literatura a área de superfície necessária na torre = 0,5 ft2/gpm (isto pressupõe
que a temperatura do bulbo úmido é 26,7°C. Da mesma referência, a potência do ventilador por metro quadrado
da área da torre é de 0,041 hp/ft2:
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6.6.3 Água da torre de resfriamento
Capítulo 6: Estimativa de Custos Operacionais (OPEX)
Finalmente,
Custo da água de refrigeração = custo da eletricidade + custo dos produtos químicos + custo da água de reposição
Tabela 8.3 do livro-texto:
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6.6.3 Água da torre de resfriamento
Capítulo 6: Estimativa de Custos

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