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Capítulo 6   Estimativa de Custos Operacionais

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Operacionais (OPEX)
Comparando com a Tabela 8.3 do livro:
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6.6.4 Refrigeração
Capítulo 6: Estimativa de Custos Operacionais (OPEX)
O ciclo básico de refrigeração consiste na circulação de um fluido de trabalho em torno de um circuito constituído
por um compressor, evaporador, válvula de expansão ou turbina e condensador. Este ciclo é mostrado na Figura
abaixo. As fases do fluido de trabalho (L-líquido e V-vapor) são mostradas no diagrama.
A eficiência de Carnot de um sistema de refrigeração mecânica
pode ser expressa pelo coeficiente de desempenho reversível,
COPREV:
Como todos os processos para uma máquina de Carnot devem ser reversíveis, o COPREV oferece o maior
desempenho teórico de um sistema de refrigeração. Assim, a potência necessária líquida (turbina compressora-
expansão) será sempre maior do que a predita pela equação acima usando COPREV. No entanto, é claro que à
medida que a diferença de temperatura entre o evaporador e o condensador aumenta, o trabalho necessário por
unidade de energia removida no evaporador (refrigerador) aumenta. Portanto, os custos operacionais de
refrigeração aumentarão à medida que a temperatura à qual é necessária a refrigeração diminui.
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6.6.4 Refrigeração
Capítulo 6: Estimativa de Custos Operacionais (OPEX)
A Figura abaixo ilustra o efeito da temperatura do evaporador no trabalho reversível necessário para uma
determinada carga de resfriamento. Esta figura fornece um guia aproximado para o custo relativo da refrigeração.
Os custos relativos da refrigeração a diferentes temperaturas são explorados no Exemplo a seguir.
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6.6.4 Refrigeração – Exemplo 1
Capítulo 6: Estimativa de Custos Operacionais (OPEX)
Usando a Figura anterior, calcule os custos relativos de fornecimento de refrigeração a 5 °C, -20 °C e -50 °C.
Solução: A partir da figura podemos tirar os valores:
Portanto, em comparação com o resfriamento a 5 °C, o
resfriamento:
• para -20 °C é 1, 78 (0,257/0,144) vezes mais caro.
• para -50 °C é 2,96 (0,426/0,144) vezes mais caro.
Esta análise pressupõe que os dois sistemas de refrigeração funcionem de forma igualmente eficiente em relação 
ao limite reversível e que o maior custo é devido à potência dos compressores.
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6.6.4 Refrigeração – Exemplo 2
Capítulo 6: Estimativa de Custos Operacionais (OPEX)
Obtenha uma estimativa de custo de uma utilidade fria para operar a 5 °C. Considere um sistema de refrigeração
de um estágio para fornecer refrigeração a 5 °C utilizando 1,1-difluoroetano (R-152a) como refrigerante. O
diagrama de fluxo do processo e as condições operacionais são dados na Figura e Tabela abaixos.
Para uma carga térmica 1 GJ/h no evaporador é necessára uma vazão de 65,3 kmol/h de de R-152a . O
compressor tem uma eficiência de 75% eficiente e as cargas no equipamento são as seguintes:
Potência do compressor: 66,5 kW (com 75% de eficiência) 
Carga térmica do condensador: 1,24 GJ/h 
Carga térmica do evaporador: 1,00 GJ/h
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6.6.4 Refrigeração – Exemplo 2
Capítulo 6: Estimativa de Custos Operacionais (OPEX)
Solução:
Trabalho do compressor por unidade de resfriamento = (66,5 kW)(3600 s/h)/(106 kJ/h) = 0,2394
Esse valor é comparado com 0,144 para o ciclo de Carnot do exemplo anterior. As principais diferenças são
devidas às irreversibilidades do processo.
O custo da refrigeração a 5 °C = Motor do Compressor + água resfriamento condensador
O custo da refrigeração a 5 °C = (66,5kW) ($0,06/kWh)+(1,24 GJ/h) ($0,354/GJ) = 3,99+0,44 = $4,43/h = $4,43/GJ
Utilizando os resultados do Exemplo 6.4, podemos prever o custo da refrigeração a -20 ° C e -50 ° C como: 
O custo da refrigeração a -20 ° C = (4,43) (1,78) = $7,89/GJ 
O custo da refrigeração a -50 ° C = (4,43) (2,96) = $13,11/GJ
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6.6.5 Geração de Vapor
Capítulo 6: Estimativa de Custos Operacionais (OPEX)
O combustível que é usado para fornecer a energia para produzir vapor é o principal custo da operação. Os custos
de tratamento de água podem ser substanciais dependendo da composição da água de abastecimento e do grau
de recuperação de vapor condensado nos trocadores de calor de processo.
Muitas vezes vapor de alta pressão é gerado e produzem energia elétrica em turbinas.
Um sistema de troca iônica pode ser empregado para tratar a água. O tratamento minucioso da água é
necessário, pois qualquer contaminante que entre com a água finalmente depositará sobre superfícies do
trocador de calor e tubos da caldeira e causará incrustações e outros danos.
Desaerador muitas vezes é necessário para remover oxigênio dissolvido e o dióxido de carbono que entram com a
água. Eles provocam corrosão das superfícies metálicas na planta. Aminas também podem ser adicionadas à água
para neutralizar qualquer ácido carbônico residual formado a partir de dióxido de carbono dissolvido.
Uma instalação típica de geração de vapor é mostrada na Figura a seguir.
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6.6.5 Geração de Vapor
Capítulo 6: Estimativa de Custos Operacionais (OPEX)
Vapor de alta 
pressão para 
média pressão 
com crédito de 
energia
Vapor de alta 
pressão para 
média pressão 
sem crédito de 
energia
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6.6.5 Geração de Vapor
Capítulo 6: Estimativa de Custos Operacionais (OPEX)
Para estimar os custos de geração de vapor podemos seguir os passos:
1. Determine os níveis de pressão para o vapor na planta. Geralmente são 41 barg (600 psig), entre 10 barg (150
psig) e 15,5 barg (225 psig) e entre 3,4 barg (50 psig) e 6.1

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