TCC - APROVEITAMENTO DA ENERGIA TÉRMICA DA VINHAÇA

Prévia do material em texto

0 
 
FSP – Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia de São Paulo. 
Campus Sertãozinho 
Engenharia Mecânica 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Leonardo Molero Clemente 
Francisco Walter Schmidt Neto 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
APROVEITAMENTO DA ENERGIA TÉRMICA DA VINHAÇA 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Sertãozinho – SP 
2019 
1 
 
Leonardo Molero Clemente 
Francisco Walter Schmidt Neto 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
APROVEITAMENTO DA ENERGIA TÉRMICA DA VINHAÇA 
 
 
 
 
 
Trabalho de conclusão de curso apresentado 
ao curso de Engenharia Mecânica do Instituto 
Federal de Educação, Ciência e Tecnologia 
de São Paulo – campus Sertãozinho como 
pré-requisito para obtenção do grau de 
Bacharel em Engenharia Mecânica. 
 
Orientador: Prof. Dr. Flávio Tambellini 
 
 
 
 
 
 
Sertãozinho - SP 
2019
2 
 
Ficha catalográfica 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Ficha catalográfica elaborada com os dados fornecidos pelos autores 
 
C626a Clemente, Leonardo Molero 
Aproveitamento da energia térmica da vinhaça. / Leonardo Molero 
Clemente, Francisco Walter Schmidt Neto. – Sertãozinho, SP: [s.n.], 2019. 
65 f. : il. ; 30 cm. 
 
 
 
Trabalho de Conclusão de Curso (Bacharelado em Engenharia 
Mecânica). Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia de São 
Paulo, Câmpus Sertãozinho. 
 
Orientador: Prof. Dr. Flávio Tambellini. 
 
 
Inclui bibliografia. 
 
 
 
1. Vinhaça (Indústria). 2. Aproveitamento energético. 3. Caldeira 
(Indústria). 4. Radiador (Engenharia). I. Schmidt Neto, Francisco Walter. II. 
Tambellini, Flávio, orient. III. Título. 
 
 CDD 620.1 
 
Catalogação na publicação: Gisele Machado da Silva – CRB 8/8554 
 
 
3 
 
LEONARDO MOLERO CLEMENTE 
FRANCISCO WALTER SCHMIDT NETO 
 
 
 
APROVEITAMENTO DA ENERGIA TÉRMICA DA VINHAÇA 
 
 
 Trabalho de Conclusão de Curso apresentada como exigência parcial 
para obtenção do título de Bacharel em Engenharia Mecânica pelo Instituto 
Federal de Educação, Ciência e Tecnologia de São Paulo (IFSP) – Campus 
Sertãozinho. 
 
 
Data da aprovação: 13/11/ 2019. 
 
 
 
 
 
Sertãozinho – SP 
2019 
 
 
4 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Dedicamos esse trabalho aos nossos pais e 
familiares, pela grande atenção deles por 
nós. 
A nossas esposas e filhos, pelo total carinho 
e compreensão em todos os momentos em 
que não estivemos presentes. 
5 
 
AGRADECIMENTOS 
 
 
Agradecemos primeiramente a Deus pelo dom da vida, por sua presença 
constante e por nos abençoar em todos os momentos. 
Em especial aos nossos pais, as pessoas mais importantes em nossas vidas, 
que acreditaram e deram forças para esta conquista, enfrentando junto todas as 
dificuldades ao longo desses anos, renunciando aos seus sonhos em favor dos 
nossos. 
Aos amigos que conquistamos, e às pessoas que em alguns instantes nos 
apoiaram nessa caminhada. 
Aos familiares que sempre deram força para continuar. 
Ao nosso orientador Professor Doutor Flávio Tambellini, pela atenção e 
orientação dedicada a este trabalho. Um exemplo de profissionalismo. 
Aos professores do curso de Engenharia Mecânica que contribuíram em 
nossa formação, sempre incentivando e sempre prontos a ajudar. 
Ao engenheiro mecânico Renan Saccomani, profissional de uma indústria de 
caldeiras situada na cidade de Sertãozinho – SP que nos auxiliou na realização e 
conclusão desse trabalho e a todos que, de alguma maneira, estiveram conosco e 
contribuíram para a realização deste trabalho de pesquisa. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
6 
 
RESUMO 
 
 
O objetivo desse trabalho é demonstrar o potencial energético ainda não 
explorado advindo da vinhaça utilizando como base de estudo a vinhaça, resíduo 
obtido ao término da produção de etanol na qual ela sai a temperatura de 
aproximadamente 100ºC. É proposto o aproveitamento dessa energia térmica no 
aquecimento do sistema de ar primário de caldeira, feito por radiadores, melhorando 
o desempenho e economizando bagaço. A caracterização da vinhaça foi feita por 
dados obtidos de uma usina de etanol e açúcar no interior do estado de São Paulo. 
A análise de aproveitamento de energia da vinhaça foi feita através de simulações 
obtidas de empresa fabricante de caldeiras e equipamentos industriais. Dessa 
forma, demonstrando sua viabilidade energética. 
 
 Palavras-chave: Vinhaça. Aproveitamento energético. Caldeira. Radiador. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
7 
 
ABSTRACT 
 
 
The objective of this work is to demonstrate the untapped energy potential 
coming from vinasse using as a basis of study of the vinasse, residue obtained at 
the end of ethanol production in which it leaves the temperature of approximately 
100ºC. It is proposed to harness this thermal energy in heating the boiler primary air 
system, made by radiators, improving perfomance and saving bagasse. The 
characterization of vinasse was made by data obtained from an ethanol and sugar 
plant in the interior of the state of São Paulo. The analysis of energy use of vinasse 
was made through simulations obtained from a manufacturer of boilers and industrial 
equipment. Thus, demonstrating its energy viability. 
 
Keywords: vinasse. energy utilization. boiler, radiator. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
8 
 
LISTA DE FIGURAS 
 
 
Figura 1 Torre de resfriamento da vinhaça. 20 
Figura 2 Tanque em concreto para o recebimento e distribuição da 
vinhaça. 
21 
Figura 3 Diagrama simplificado de caldeiras. 22 
Figura 4 Desenho representativo dos componentes de uma caldeira a 
vapor. 
25 
Figura 5 Esquema do sistema de cogeração de contrapressão. 31 
Figura 6 Esquema do sistema de cogeração de extração-condensação. 32 
Figura 7 Classificação dos trocadores de calor. 33 
Figura 8 Trocador de Calor Casco e Tubo. 36 
Figura 9 Representação trocador casco e tubos com um passe no casco 
e um passe nos tubos. 
36 
Figura 10 Trocador de calor tubo duplo. 37 
Figura 11 Trocador de calor serpentinas. 38 
Figura 12 Trocador de calor placas. 39 
Figura 13 Radiador aletado. 40 
Figura 14 Fluxograma do Radiador x Caldeira. 41 
Figura 15 Cálculo do radiador pelo software HTRI. 42 
Figura 16 Balanço Térmico Caldeira sem Radiador. 43 
Figura 17 Balanço Térmico Caldeira com Radiador. 44 
Figura 18 Cálculo combustão biomassa sem Radiador. 45 
Figura 19 Cálculo combustão biomassa com Radiador. 50 
Figura 20 Caldeira Aquatubular 170t/h. 58 
 
 
 
 
 
 
 
9 
 
LISTA DE TABELAS 
 
Tabela 1 Produção de vinhaça em litros por litro de álcool produzido. 16 
Tabela 2 Composição da vinhaça em kg/m³. 18 
Tabela 3 Principais componentes das caldeiras a vapor. 25 
Tabela 4 Principais resultados obtidos do memorial de cálculo. 59 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
10 
 
LISTA DE ABREVIATURAS E SÍMBOLOS 
 
m³ Metro Cúbico 
% Porcentagem 
ºC Graus Celsius 
ºGL Grau Gay Lussac 
atm Pressão atmosférica 
Cetesb Companhia de Tecnologia e Saneamento Ambiental 
CO Monóxido de Carbono 
CO2 Dióxido de Carbono 
H2O Água 
Kg/h Quilograma por hora 
Kg/cm² Quilograma por centímetro ao quadrado 
kJ/kgºC Quilojoule por quilograma graus Celsius 
kPa Quilopascal 
l Litros 
mg Miligramas 
mg/l Miligramas por Litros 
MPa Megapascal 
NR Norma Regulamentadora 
PCI Poder Calorifico Inferior 
PCS Poder Calorifico Superior 
ph Potencial Hidrogeniônico 
 
11 
 
SUMÁRIO 
 
AGRADECIMENTOS 
RESUMO 
ABSTRACT 
LISTA DE FIGURAS 
LISTA DE TABELAS 
LISTA DE ABREVIATURA E SÍMBOLOS 
SUMÁRIO 
1. INTRODUÇÃO...................................................................................................13 
2. OBJETIVO..........................................................................................................15 
2.1. Objetivo geral.........................................................................................152.2. Objetivo específico................................................................................15 
3. JUSTIFICATIVA...............................................................................................16 
4. A VINHAÇA......................................................................................................16 
4.1. Produção / Composição........................................................................17 
4.2. Meio ambiente........................................................................................18 
4.3. Aplicação................................................................................................19 
4.4. Volume....................................................................................................19 
4.5. Potencial energético..............................................................................20 
5. A CALDEIRA....................................................................................................22 
5.1. Caracterização.......................................................................................23 
5.2. Turbinas..................................................................................................29 
12 
 
6. TROCADORES DE CALOR.............................................................................33 
7. O RADIADOR...................................................................................................39 
7.1. Dimensionamento do radiador............................................................41 
7.2. Comparativo radiadores caldeiras......................................................43 
7.3. Comparativo combustão biomassa....................................................45 
7.3.1. Sem Radiador.........................................................................................45 
7.3.2. Com Radiador.........................................................................................50 
8. METODOLOGIA..............................................................................................55 
9. DADOS OBTIDOS............................................................................................57 
10. RESULTADOS E DISCUSSÃO........................................................................59 
11. CONCLUSÃO..................................................................................................60 
12. REFERÊNCIAS................................................................................................61
 
13 
 
1. INTRODUÇÃO 
 
De acordo com o Ministério de Minas e Energia / Empresa de Pesquisa 
Energética (MME/EPE, 2007, p.108-114): 
 
O cultivo da cana no Brasil acarreta um elevado volume 
de resíduos que, em sua maioria, não são aproveitados 
completamente em termos energéticos. O bagaço é utilizado 
em grande parte das usinas para produção de energia elétrica 
na própria instalação, entretanto a maioria da biomassa 
resultante é subutilizada, como a vinhaça que muitas vezes é 
dispersa no solo a fim de irrigar e fertilizar, mas devido a 
composição química acaba por causar prejuízos ao ambiente. 
O beneficiamento energético da biomassa requer 
investimento em rotas tecnológicas e em equipamentos para 
que haja recuperação adequada. 
 
Conforme Borsol (2016), calcula- se que 28,65 milhões de m³ de etanol 
tenham gerado 286 milhões de m³ de vinhaça na safra 2014/15 no Brasil. 
Elia Neto (2016) diz que a vinhaça é um resíduo reaproveitável 
como fertilizante, com temperatura alta (80-100ºC), elevada quantidade de matéria 
orgânica, há concentrações de sólidos (aprox. 2,5% em média), teores de nitrogênio 
e micronutrientes interessantes para o solo e rica em potássio e para fertirrigação 
da lavoura canavieira, normalmente há na saída da indústria, um tratamento prévio 
da vinhaça onde utiliza-se de torres de resfriamento para a diminuição de sua 
temperatura. 
Ainda segundo Elia Neto (2016), a vinhaça é reutilizada também para 
aquecer vinho de 65ºC para 95ºC (segundo estágio do trocador de calor “k” na 
destilaria) e a redução da temperatura da vinhaça para abaixo de 60ºC, ideal 45ºC, 
possibilita o uso de materiais de menor custo como tanques e tubulações de fibra e 
o uso de geomembranas sintéticas de impermeabilização que não suportam a alta 
 
14 
 
temperatura da vinhaça que sai da destilaria (cerca de 100ºC, caso não haja 
reaproveitamento regenerativo de seu calor). 
Segundo Dantas (2010) a busca por alternativas de geração de energia 
elétrica que não sejam através de combustíveis fósseis tem se desenvolvido 
bastante nos últimos anos. Muitas pesquisas em diversas partes do mundo vêm 
sendo feitas nesse sentido, com o objetivo de aumentar e diversificar a produção de 
energia, garantindo a sustentabilidade e o mínimo de impacto no meio ambiente. 
Nessa perspectiva, diante da enorme quantidade de energia térmica 
disponível na vinhaça, percebe-se a possibilidade / necessidade do aproveitamento 
dessa energia. 
Portanto, indaga-se: é possível aproveitar a energia térmica da vinhaça? 
Então, o objetivo geral da presente pesquisa é avaliar / propor o 
aproveitamento da energia térmica da vinhaça em uma usina sucroalcooleira. 
Para tanto, foram delineados os seguintes objetivos específicos: descrever a 
vinhaça e sua disponibilidade em termos de energia térmica, descrever o 
funcionamento de uma caldeira para produção de energia elétrica e descrever uma 
possibilidade de aproveitamento da energia térmica da vinhaça em uma caldeira 
obtendo a melhoria de seu rendimento, ou seja, obtendo economia. 
Parte-se da hipótese de que o aproveitamento da energia térmica da vinhaça 
é viável pois economiza-se bagaço de cana que é usado na caldeira, 
consequentemente aumentando a capacidade de produção de energia elétrica. 
Assim, para viabilizar o teste da hipótese, realiza-se uma pesquisa de 
finalidade básica estratégica com objetivo descritivo exploratório sob o método 
hipotético dedutivo, com abordagem qualitativa e realizada com registros 
bibliográficos e documentais. 
No capítulo vinhaça, faz-se uma descrição da vinhaça, como e em que 
condições ela é obtida e seu uso atualmente. 
Na sequência, é descrito o funcionamento de uma caldeira alimentada por 
bagaço de cana, trocadores de calor e o radiador. 
Em metodologia, descreve-se uma possibilidade de aproveitamento da 
energia térmica da vinhaça na caldeira através de um trocador de calor do tipo 
radiador. Por software, foram produzidos por empresa fabricante de caldeiras 
 
15 
 
memoriais de cálculo de combustão de biomassa e memoriais de cálculo do 
radiador (balanço térmico) com e sem o aproveitamento da energia térmica da 
vinhaça, comprovando o aumentando da relação Vapor / Combustível, trazendo 
economia de combustível (bagaço). 
 
 
2. OBJETIVO 
 
2.1. Objetivo geral 
 
O presente trabalho tem por objetivo avaliar o aproveitamento da energia 
térmica da vinhaça pela caldeira de vapor, conseguido por radiador aquecendo o ar 
primário, embasado em cálculos computacionais, onde os estudos termodinâmicos 
e energéticos partem da Primeira Lei da Termodinâmica. No estudo foram 
abordados parâmetros tais como: composição, massa, umidade, densidades, 
condições ambientais, consumos, gerações e principalmente a relação vapor / 
combustível. 
 
 
2.2. Objetivos Específicos 
 
➢ Caracterizar a vinhaça; 
➢ Volume produzido no Brasil; 
➢ Potencial energético (calor); 
➢ Mostrar uso atual; 
➢ Caracterizar caldeira; 
➢ Bagaço; 
➢ Vapor; 
➢ Apresentar possibilidade de aproveitamento da energia térmica da vinhaça. 
 
 
 
 
16 
 
3. JUSTIFICATIVA 
 
 O estudo do aproveitamento da energia térmica da vinhaça justifica-se pelo 
aumento da demanda de energia elétrica. Para tanto, é necessário entender o que 
é vinhaça, como é produzida, onde é aproveitada. Entender caldeira e a cogeração 
de energia elétrica.4. A VINHAÇA 
 
Para Silva et al (2007) a vinhaça é um resíduo gerado após a fermentação 
do melaço e do caldo da cana-de-açúcar, obtido nos processos que antecedem a 
produção do álcool e é considerado um líquido poluente devido aos altos teores de 
potássio e riqueza em matéria orgânica. 
De forma geral, vinhaça é um efluente da fabricação de álcool. A legislação 
vigente proíbe seu descarte diretamente no ambiente, devendo seu destino estar 
de acordo com a mesma. 
De acordo com Lopes (2011), a produção de álcool etílico por meio da 
destilação de um mosto fermentado gera uma série de efluentes e entre os mais 
importantes é a vinhaça. Esse efluente deve ter um destino ambientalmente correto, 
pelo grande volume, além da elevada carga poluidora. Seu inconveniente é a 
temperatura, próxima de 100°C, e que, portanto, deve ser resfriado antes de ser 
utilizado em algum local do processo. 
 
Tabela 1: Produção de vinhaça em litros por litro de álcool produzido. 
Teor alcoólico 
do vinho (°GL) 
Aquecimento da 
Coluna A Sistema 
de borbotagem 
Aquecimento da 
Coluna A 
Sistema indireto 
Trocador K1 
6 16,7 14,7 
7 14,3 12,3 
8 12,5 10,5 
9 11,1 9,1 
10 10,0 8,0 
Fonte: Coleção UAB-UFSCar, 2011 
 
17 
 
 
Pode-se ver pela Tabela 1 que a cada litro de álcool produzido, 
concomitantemente são produzidos de 8 a 16,7 litros de vinhaça. Isso mostra que a 
produção da efluente vinhaça é elevada em relação ao produto principal, o álcool. 
 De acordo com Lopes (2011), o efluente da operação de destilação retirado 
pela base da coluna de esgotamento do vinho (A) é designado vinhaça que consiste 
no vinho que foi retirado do álcool. 
 Denomina- se borbotagem quando no aquecimento da coluna de 
esgotamento do vinho (A), o vapor condensado utilizado no aquecimento dessa 
coluna é incorporado à vinhaça. 
 O aquecimento da coluna de esgotamento (A) feito por sistema de 
aquecimento indireto por meio de um trocador de calor, aquece a coluna sem 
incorporar o condensado à vinhaça, diminuindo assim o seu volume. 
 
 
4.1. Produção / Composição 
 
De acordo com Elia Neto (2016), o nome vinhaça é empregado 
indistintamente para o resíduo da destilação de uma solução alcoólica chamada 
vinho, obtida do processo de fermentação alcoólica. O vinho é o produto ou 
subproduto da fermentação alcoólica a partir de uma solução açucarada chamada 
mosto. O mosto pode ser obtido do suco de vários produtos agrícolas como uva, 
frutas, beterraba, cana-de-açúcar ou do próprio açúcar, mel e melaço da indústria 
canavieira. Assim como da palavra vinho derivou-se vinhaça, da flegma, uma 
solução hidro alcoólica de aproximadamente 40 a 50 ºGL a ser retificada, derivou-
se a palavra flegmaça, que é o resíduo da retificação. A vinhaça, e a mistura vinhaça 
mais flegmaça, é chamada indiscriminadamente de vinhaça, vinhoto, restilo, 
garapão e outras denominações regionais. 
Segundo Elia Neto (2016), a vinhaça se apresenta como uma solução com 
porcentagem de 2% a 8% de sólidos dissolvidos, dos quais 70% são formados por 
matéria orgânica. Do material mineral que compõe a vinhaça, 30% é formado pelo 
elemento potássio. A alta porcentagem de matéria orgânica nos sólidos dissolvidos 
 
18 
 
é a responsável pela elevada Demanda Bioquímica de Oxigênio (DBO) desse 
efluente, que torna seu descarte em corpos d’água proibido. 
A Tabela 2 apresenta a composição da vinhaça típica originária de uma 
destilaria autônoma (mosto de caldo de cana) e de uma usina de açúcar (mosto de 
melaço). 
Tabela 2: Composição da vinhaça em kg/m³. 
 
Componente 
Mosto 
(Melaço) 
Mosto 
(Caldo) 
Carbono 19,2 5,9 
Nitrogênio 1,2 0,3 
Fósforo 0,2 0,2 
Potássio 7,8 1,2 
Cálcio 3,5 0,7 
Magnésio 1 0,2 
Sulfato 6,4 0,6 
Matéria 
orgânica 
63,4 19,5 
Relação C/N 16 19,7 
Fonte: Coleção UAB-UFSCar, 2011 
 
 Segundo Assis et al. (2006), os teores de carbono e de nitrogênio 
totais são reduzidos pelo cultivo do solo quando comparado com a mata nativa. A 
relação C/N é um indicador importante da decomposição da matéria orgânica do 
solo. 
 
4.2. Meio ambiente 
 
Lopes (2011), diz que a vinhaça possui características altamente poluidoras 
em razão de sua elevada DBO (Demanda Biológica de Oxigênio), que apresenta 
valores ao redor de 20.000 mg/l a 20°C. Se compararmos, por exemplo, ao esgoto 
sanitário doméstico, ela é cem vezes maior, pois o valor da DBO do esgoto está em 
torno de 200 mg/l. A legislação e os órgãos ambientais vetam o seu descarte em 
corpos d’água superficiais ou subterrâneos, e, assim, deve-se prever outro destino 
para ela. 
 
19 
 
As unidades brasileiras produtoras de álcool optaram pelo descarte da 
vinhaça nas lavouras de cana-de-açúcar, pois esse composto é rico em matéria 
orgânica e potássio, sendo, portanto, fonte de nutrientes e agente de fertilização da 
plantação. 
 
 
4.3. Aplicação 
 
Encontra-se na literatura uma vasta gama de aplicações para a vinhaça, 
dentre elas: na alimentação animal após a vinhaça ser concentrada, no uso de gás 
metano gerado por ela para utilização como geração de energia e calor pela sua 
queima. No entanto, no Brasil a vinhaça tem sido utilizada em sua totalidade como 
agente de fertilização e irrigação nas lavouras de cana. 
 Lopes (2011), diz que para a fertirrigação do solo a vinhaça é pobre em 
nitrogênio, cálcio, fósforo e magnésio, necessitando de uma complementação 
desses componentes. A aplicação da vinhaça in natura na lavoura deve ser 
realizada com o conhecimento das dosagens adequadas e com um controle da 
quantidade aplicada, principalmente no que diz respeito ao potássio, cuja 
concentração elevada poderá criar problemas nutricionais na cana. 
No Estado de São Paulo, de acordo com Lopes (2011), a aplicação da 
vinhaça no solo é regulamentada pela Companhia de Tecnologia e Saneamento 
Ambiental (Cetesb), que solicita o seu monitoramento conforme a Norma Técnica 
de janeiro de 2005, nos itens: pH, resíduo não filtrável total, dureza, condutividade 
elétrica, nitrogênio nitrato, nitrogênio nitrito, nitrogênio amoniacal, nitrogênio 
Kjeldhal total, cálcio, potássio, magnésio, sulfato, fósforo total, DBO e Demanda 
Química de Oxigênio (DQO). 
 
4.4. Volume produzido 
 
Com a criação do Proálcool, diz Lopes (2011) que a produção brasileira 
desse combustível cresceu de 1 bilhão de litros, em 1975, para uma média de 20 
bilhões de litros, em 2009. Do total de álcool produzido no Brasil, cerca de 80% é 
 
20 
 
destinado ao uso como combustível, 10% é exportado e 10% é utilizado 
internamente para aplicações em outras áreas, como a indústria química, de 
bebidas, perfumaria entre outros. 
 
 
 
4.5. Potencial energético 
 
A vinhaça, quando sai do ciclo produtivo do álcool, apresenta uma 
temperatura em torno de 90°C, impossibilitando seu uso como agente de 
fertirrigação dos canaviais. Para proceder o seu resfriamento utiliza-se um 
equipamento em que a vinhaça é aspergida na parte superior, descendo em 
contracorrente com o ar impulsionado por um ventilador. Dessa forma, parte da 
água presente na vinhaça, de 5% a 8%, evapora, provocando um pequeno aumento 
da concentração. O calor latente necessário para evaporar a água provoca uma 
redução da temperatura da vinhaça. Um exemplo de um equipamento desse tipo, 
que possui o formato de torre, pode ser visto na Figura 1. 
 
Figura 1 - Torre de resfriamento da vinhaça. 
 
Fonte: Tecniplas, disponível em: https://www.tecniplas.com.br/produtos/torres-de-resfriamento-de-
vinhaca-9, acessado em agosto/2019. 
 
https://www.tecniplas.com.br/produtos/torres-de-resfriamento-de-vinhaca-9
https://www.tecniplas.com.br/produtos/torres-de-resfriamento-de-vinhaca-9
 
21 
 
Para Elia Neto (2016), os sistemas utilizados para fertirrigação da lavoura 
canavieira com vinhaça podem ser separados emdois blocos, o transporte da 
vinhaça até o campo e a sua distribuição nas lavouras. Além disto, há normalmente 
um tratamento prévio da vinhaça na saída da indústria visando diminuir a sua 
temperatura, utilizando-se torres de resfriamento de forma cilíndrica, sem 
enchimento interno e com insuflamento de ar em contracorrente para que a vinhaça 
não entre em contato com o ventilador conforme exemplo mostrado na Figura 2. 
 
 
Figura 2 - Tanque em concreto para o recebimento e distribuição da vinhaça. 
 
Fonte: Elia Neto, 2016, disponível em: https://docplayer.com.br/51075325-Estado-da-arte-da-
vinhaca.html, acesso em agosto/2019. 
 
Elia Neto (2016) diz que a redução da temperatura da vinhaça para abaixo 
de 60°C, ideal 45°C, possibilita o uso de materiais com menor custo como tanques 
e tubulações de fibra e o uso de geomembranas sintéticas de impermeabilização 
(PEAD, Asfáltica, PVC e geotêxtil), que não suportam a alta temperatura da vinhaça 
que sai da destilaria (cerca de 100°C, caso não haja reaproveitamento regenerativo 
do seu calor). 
Vê-se que uma grande quantidade de energia térmica é desperdiçada. Isso 
é provado pelo simples uso de torres de resfriamento, onde grande quantidade de 
calor é transferido para o meio ambiente, apenas com a finalidade de esfriar o 
líquido vinhaça para que possa ser usado na lavoura, sem nenhuma forma de 
https://docplayer.com.br/51075325-Estado-da-arte-da-vinhaca.html
https://docplayer.com.br/51075325-Estado-da-arte-da-vinhaca.html
 
22 
 
aproveitamento dessa energia. Dessa forma revela- se um grande potencial 
energético. 
 
 
5. A CALDEIRA 
 
De acordo com Vergnhanini Filho (2018), as caldeiras são equipamentos 
comumente encontrados na indústria para a geração de vapor, seja para 
aquecimento, seja para a geração de energia elétrica. No caso mais comum, a 
caldeira é um trocador de calor onde há a transferência de calor dos gases quentes 
- produzidos pela queima de um combustível (no caso, o bagaço) - para a água. A 
água, ao receber calor, aquece-se e vaporiza-se, daí o nome “caldeira de vapor”, 
“gerador de vapor” ou, simplesmente, “caldeira” Figura 3. 
Figura 3 - Diagrama simplificado de caldeiras. 
 
Fonte: Vergnhanini Filho (2018). 
 
 
23 
 
Caldeira ou gerador de vapor é o equipamento destinado ao processamento 
da água, isto é, seu aquecimento, vaporização e superaquecimento, usando como 
fonte primária de energia, o calor dos gases de combustão gerados na queima de 
um combustível. Nas caldeiras usadas apenas para aquecimento, não há o 
superaquecimento do vapor, gerando-se apenas vapor saturado. O 
superaquecimento é imprescindível quando o vapor for utilizado para a geração de 
energia elétrica. 
 
 
 
 
5.1. Caracterização 
 
De acordo com Martinelli Jr. (1998), componente essencial de um sistema de 
cogeração, os geradores de vapor são aparelhos térmicos que produzem vapor a 
partir do aquecimento de um fluido vaporizante. Com isso, temos alguns tipos de 
geradores de vapor: as caldeiras de vapor, as caldeiras de recuperação, as 
caldeiras de água quente e os geradores reatores nucleares. 
As caldeiras de vapor são os geradores de vapor mais simples e utilizados, 
queimando algum tipo de combustível como fonte geradora de calor. Segundo a 
NR13, que estabelece as normas para caldeiras e vasos de pressão, as caldeiras a 
vapor são equipamentos destinados a produzir e acumular vapor a uma pressão 
acima da pressão atmosférica utilizando qualquer fonte de energia. Considera-se 
como caldeiras todos os equipamentos que simultaneamente geram e acumulam 
vapor de água ou outro fluido. 
Para Martinelli Jr. (1998), existem dois principais tipos de caldeiras, 
aquatubulares e flamotubulares. Nesta última, os produtos da combustão circulam 
por dentro dos tubos, vaporizando a água que fica por fora. Já nas caldeiras 
aquatubulares, os gases circulam por fora dos tubos e a vaporização da água 
acontece dentro deles. 
Segundo Leme (2005), a geração de vapor em sistemas de cogeração é 
realizada em caldeiras aquatubulares, utilizando bagaço de cana como combustível. 
 
24 
 
A queima do bagaço pode ser realizada em leito fixo ou em suspensão, sendo esta 
última a que apresenta maior eficiência e maior capacidade de operação. 
Para Dantas (2010), o vapor produzido nas caldeiras, em uma usina de 
cogeração, tem a função de ativar a geração de potência dos turbo- geradores, das 
turbo- moendas e de outros equipamentos da indústria que necessitam da energia 
gerada. 
De acordo com Dantas (2010), geralmente, as caldeiras que utilizam bagaço 
de cana como combustível para geração de vapor, possuem equipamentos 
estratégicos para recuperar calor. Dentre eles, existem trocadores de calor, como o 
preaquecedor de ar, que tem a função de elevar a temperatura do ar antes de entrar 
na caldeira, e o economizador, que promove o aquecimento da água de alimentação 
da caldeira. 
Além disso, Dantas (2010) expressa que a utilização de secadores de bagaço 
é outra opção bastante encontrada em plantas de cogeração, pois reduzem a 
umidade do bagaço e, consequentemente, melhoram o poder calorífico inferior 
(PCI) desse combustível. O PCI do bagaço está relacionado a vários fatores, porém 
a umidade é o parâmetro que influencia mais significativamente na variação do 
poder calorífico. 
O bagaço ideal para ser queimado na caldeira seria um bagaço seco, ou seja, 
sem umidade. No entanto, para se alcançar esse nível, é necessário um alto 
investimento no sistema de produção de bagaço, com a adição de vários secadores 
de bagaço, um aumento no número de ternos de moenda, entre outras 
modificações. Portanto, a diminuição da umidade do bagaço muitas vezes se torna 
inviável ou não recomendável em aplicações no setor sucroalcooleiro, pois não se 
torna compensável o investimento necessário para tais modificações. 
Segundo Martinelli Jr. (1998), os principais componentes de caldeiras a vapor 
são: aquecedor de ar, câmara de combustão, tambor de vapor, chaminé, cinzeiro, 
condutos de fumo, economizador, fornalha, grelhas, queimadores, preaquecedor de 
ar, retentor de fuligem e superaquecedor. 
A Figura 4 mostra um desenho representativo contendo os componentes de 
uma caldeira a vapor. Já os componentes revelados na Figura 4 por números são 
descriminados na Tabela 3. 
 
25 
 
Figura 4 – Desenho representativo dos componentes de uma caldeira a vapor. 
 
Fonte: Martinelli Jr. (1998), disponível em: 
https://monografias.ufrn.br/jspui/bitstream/123456789/8141/1/TCC%20Janilson%20Andr%C3%A9
%20Final%202018_2.pdf, acesso em setembro/2019. 
 
Tabela 3: Principais componentes das caldeiras a vapor. 
Item Componente 
1 Transportador de combustível 
2 Alimentador de combustível 
3 Grelhas 
4 Ventiladores de ar 
5 Caldeira a vapor 
6 Fornalha 
7 Tubos de água da caldeira 
8 Cinzeiro 
9 Superaquecedor 
10 Economizador 
11 Pré aquecedor de ar 
12 Conduto de gás 
13 Precipitador eletrostático 
14 Exaustores 
15 Chaminé 
16 Desaerador 
17 Tanque de água de alimentação 
18 Bomba de água de alimentação 
19 Sala de controle 
Fonte: Martinelli Jr. (1998) 
https://monografias.ufrn.br/jspui/bitstream/123456789/8141/1/TCC%20Janilson%20Andr%C3%A9%20Final%202018_2.pdf
https://monografias.ufrn.br/jspui/bitstream/123456789/8141/1/TCC%20Janilson%20Andr%C3%A9%20Final%202018_2.pdf
 
26 
 
Conforme Martinelli Jr. (1998), um destes componentes, a fornalha, é o 
principal equipamento para queima de combustível. Entre as suas funções estão 
incluídas a mistura ar / combustível, a atomização e vaporização de combustível e 
a conservação de uma queima contínua da mistura. Às vezes a fornalha é 
confundida com a câmara de combustão, sendo que, em algumas caldeiras, são 
independentes uma da outra. A câmara de combustão é um volume que tem a 
função de manter a temperatura da chama elevada com duração suficiente para 
que o combustível queime totalmenteantes que os produtos cheguem aos dutos de 
troca de calor. Abaixo da fornalha se localiza o cinzeiro, local de deposição das 
cinzas e restos de combustível que caem da fornalha. Ainda dentro da fornalha se 
encontram as grelhas, utilizadas para amparar o material, ou seja, o combustível 
que está sendo queimado na fornalha. Na parte superior da caldeira, acima da 
fornalha, temos o superaquecedor, que consiste de um ou mais feixes tubulares, 
destinados a aumentar a temperatura do vapor gerado na caldeira, evitando que 
esse vapor passe para o processo seguinte com qualquer gotícula de água que 
possa danificar outros equipamentos. O reaquecedor possui função equivalente ao 
superaquecedor, porém se torna necessário apenas quando se deseja elevar a 
temperatura do vapor em estágios intermediários de uma turbina. Após o 
superaquecedor, normalmente é instalado o economizador, que utiliza o calor 
residual dos gases para aquecer a água de alimentação. Além de melhorar o 
rendimento da caldeira, minimiza o choque térmico entre a água de alimentação e 
a água já existente no tambor. O tambor de vapor é um vaso de pressão fechado 
contendo água que será transformada em vapor. Já o preaquecedor de ar aproveita 
o calor residual dos gases de combustão pré-aquecendo o ar utilizado na queima 
de combustível. Após a combustão, os condutos de fumo levam os gases de 
combustão até a chaminé. Antes dos gases saírem pela chaminé, passam pelo 
retentor de fuligem, que tem como função separar a fuligem, resultante da queima 
não estequiométrica do combustível, dos gases de combustão. Por fim, os gases 
vão para a chaminé que retira os gases da instalação, lançando-os na atmosfera. 
De acordo com a NR-13, as caldeiras são classificadas em 2 (duas) 
categorias: a) caldeiras da categoria A são aquelas cuja pressão de operação é 
igual ou superior a 1.960 kPa (19,98 kgf/cm²), com volume superior a 100 L (cem 
 
27 
 
litros); b) caldeiras da categoria B são aquelas cuja a pressão de operação seja 
superior a 60 kPa (0,61 kgf/cm²) e inferior a 1 960 kPa (19,98 kgf/cm2), volume 
interno superior a 100 L (cem litros) e o produto entre a pressão de operação em 
kPa e o volume interno em m³ seja superior a 6 (seis). 
Para Martinelli Jr. (1998) a combustão é definida como uma reação química 
entre duas substâncias ditas, comburente e combustível, ocorrendo à alta 
velocidade e alta temperatura, onde acontece uma grande liberação de calor com a 
emissão simultânea de luz. 
De acordo com Martinelli Jr. (1998) nas reações de combustão, a oxidação 
rápida do combustível promove a liberação de energia à medida que os produtos 
de combustão são formados. Segundo Moran (2002), costuma-se fazer uma 
distinção entre as duas formas de reações de combustão, completa e incompleta. 
Diz-se que a combustão é completa quando o combustível queima em sua 
totalidade, ou seja, os reagentes são levados ao seu grau de oxidação máxima, 
sendo a combustão completa mais eficiente com relação à liberação de calor, do 
que a combustão incompleta. Normalmente, o comburente utilizado é o oxigênio do 
ar, por outro lado, os combustíveis dependem bastante do seu tipo e qualidades 
para determinada aplicação. A cada uma das reações elementares de combustão 
completa está associada uma quantidade de calor liberada característica, 
denominada calor da reação. Para combustíveis industriais, geralmente, se 
costuma determinar a quantidade de calor liberada (poder calorífico) por uma 
amostra mediante a realização de ensaio em laboratório em condições 
padronizadas. Assim, entende-se por poder calorífico de um combustível o calor 
liberado durante a combustão completa de um quilograma ou um metro cúbico 
desse combustível. Se durante o ensaio para determinação da quantidade de calor 
liberada, a água se condensa, esse calor liberado e medido é denominado poder 
calorífico superior (PCS). Caso não se considere a possibilidade de condensação, 
teremos poder calorífico inferior (PCI). O poder calorífico é dito a pressão constante 
quando adotarmos pressão de 1 atm e temperatura de 20°C como condições padrão 
para os reagentes e produtos. 
 
28 
 
De acordo com Moran et al (2002), a quantidade mínima de ar que fornece 
oxigênio suficiente para alcançar a combustão completa do combustível é chamada 
de quantidade de ar teórico. 
Na combustão completa, são formados como produtos CO2 e H2O, no caso 
de hidrocarbonetos. Quando a quantidade de oxigênio é maior, fala-se em excesso 
de ar. Em caso contrário, fala-se em falta de ar, situação na qual acontece 
combustão incompleta, formando além de gás carbônico e água, CO e até partículas 
de carbono, denominadas fuligem. 
Martinelli Jr. (1998), relata que o excesso de ar muito alto, abaixando a 
temperatura da chama, diminui sensivelmente a troca de calor por radiação, 
diminuindo a eficiência dos equipamentos. Por essa razão, o excesso de ar deve 
ser mantido sempre que possível em níveis mínimos, compatíveis com a exigência 
de combustão completa. Para tanto, a análise dos produtos de combustão é de 
singular importância, já que pode fornecer a qualidade da combustão. 
Segundo Silva (2008), a qualidade da água deve ser controlada e 
tratamentos devem ser feitos para compatibilizar suas propriedades físico-químicas 
com os parâmetros de operação da caldeira. Para a alimentação de caldeiras, a 
água deve possuir características compatíveis com as especificações do 
equipamento. Por isso, um dos requisitos necessários é a água ter sempre uma alta 
pureza, sendo que quanto maior for a pressão de trabalho, mais alta deve ser a 
pureza da água de alimentação. Geralmente, as águas naturais captadas em 
mananciais, tais como rios, lagos, represas, poços artesianos, rede pública, etc., 
possuem uma série de contaminantes, cuja composição e proporção estão 
relacionadas com a constituição geológica dos terrenos atravessados pelas águas 
e pelas variações climáticas no decorrer do ano. 
Martinelli Jr. (1998) mostra que os contaminantes podem ser classificados 
em três tipos principais: sólidos dissolvidos, como cálcio, magnésio, ferro, sílica, 
bicarbonatos, carbonatos, cloretos e sulfatos; sólidos em suspensão, constituídos 
de material particulado e responsáveis pela turbidez da água; e gases dissolvidos, 
como oxigênio, gás carbônico, amônia, gás sulfídrico e cloro. 
Conforme Martinelli Jr. (1998), a água considerada ideal para alimentação de 
caldeiras é aquela que não deposita substâncias incrustantes, não corrói os 
 
29 
 
materiais da caldeira e seus acessórios e não ocasiona arraste ou espuma. Por isso, 
se faz necessário um tratamento da água antes de entrar na caldeira que permita 
reduzir as impurezas a um nível compatível, de modo a não prejudicar o 
funcionamento da caldeira. 
De acordo com Silva (2008), a análise físico-química da água a ser utilizada 
fornece informações muito importantes para identificação dos contaminantes, 
permitindo a escolha de um ou mais métodos de tratamento externo, cuja finalidade 
é alterar a qualidade da água antes de ser usada na caldeira. Além disso, a análise 
deve ser feita regularmente para se verificar eventuais alterações na qualidade da 
água, fornecendo os recursos necessários para as correções posteriores e controle 
das dosagens de produtos químicos adicionado. 
Segundo Trovati (2009), caldeiras de grande porte possuem uma estação de 
tratamento de água de alimentação, onde os tratamentos realizados na água variam 
de acordo com os requisitos e qualidade que essa água deve ter para entrar na 
caldeira. Além de tudo, as caldeiras de alta pressão, por exigirem água de 
alimentação com altíssima pureza, fazem o processo de desmineralização da água 
por meio de resinas catiônicas e aniônicas. 
 
5.2. Turbinas 
 
De acordo com Dantas (2010), com relação as máquinas térmicas utilizadas, 
geralmente, para o processo de cogeração, existem as turbinasa vapor, turbinas a 
gás e motores de combustão interna. Elas se diferenciam entre si pela relação entre 
as necessidades de potência, os custos de instalação e operação e os níveis de 
emissões e ruídos. 
Para Del Campo (1999), as turbinas de vapor são uma opção bastante 
difundida, com parâmetros de entrada de vapor entre 2 e 12 Mpa e de saída entre 
0,2 e 2 Mpa e possuindo uma longa vida útil. A vantagem econômica da utilização 
desse tipo de máquina térmica é a facilidade de resposta dos sistemas de controle 
(velocidade, carga e pressão). 
Conforme Del Campo (1999), nas instalações de cogeração com turbinas de 
gás, pode-se converter 25% da energia em eletricidade, recuperando 75% dos 
 
30 
 
gases de exaustão. Essas turbinas apresentam grande flexibilidade de operação e 
facilidade de instalação e expansão, porém os custos de operação são altos, por 
causa do baixo rendimento térmico e da necessidade de usar combustíveis de alta 
qualidade. 
Perrella (1994) diz que um projeto de central de cogeração adequado é 
aquele que não só atende às demandas operacionais prescritas pelo processo, mas 
também consegue atingir o nível de excedente planejado com confiabilidade e 
eficiência. Quando esses conceitos não são alcançados, causam aumentos nos 
custos de operação e manutenção devido ao pagamento de multas contratuais e 
aumento nos custos dos combustíveis utilizados. 
Segundo Del Campo (1999), os principais ciclos utilizados em plantas de 
cogeração são: o ciclo de Rankine ou a vapor, o ciclo Brayton ou a gás, o ciclo 
combinado e o ciclo Diesel. Del Campo (1999) afirma que, dentre esses ciclos, o 
mais utilizado em plantas de cogeração de usinas de produção de açúcar e álcool 
é o ciclo de Rankine ou a vapor. Ele corresponde à produção de vapor a partir de 
combustíveis sólidos, líquidos ou gasosos, que posteriormente movimentará uma 
turbina a vapor e produzirá eletricidade através de um gerador. 
Segundo Van Wylen (1995), o rendimento térmico desse ciclo depende das 
temperaturas médias em que o vapor é fornecido e rejeitado. Dessa maneira diz 
Vieira (1997), diz Vieira (1997), uma das formas de aumentar a eficiência desse 
ciclo é elevando a temperatura de fornecimento de vapor através da sua passagem 
por um trocador de calor chamado superaquecedor, que tem a função de fornecer 
um aquecimento adicional ao vapor saturado, transformando-o em vapor 
superaquecido. Assim, além de fornecer um razoável ganho de eficiência, o 
superaquecimento melhora as condições de trabalho nas turbinas a vapor, pois o 
“vapor seco” favorece o escoamento através delas. No entanto, esse aumento da 
temperatura do vapor tem limitações por questões metalúrgicas, ou seja, 
temperaturas altas podem provocar sobreaquecimento das superfícies dos tubos da 
caldeira e radiação dos produtos da combustão. 
Outro fator que ajuda no aumento do rendimento térmico é a diminuição da 
temperatura de rejeição de vapor, que está relacionado à redução de pressão de 
saída da turbina. Porém, essa redução também aumenta o teor de umidade do 
 
31 
 
vapor que pode causar graves danos nas palhetas por erosão. Para evitar esses 
problemas, tanto do superaquecimento, quanto do resfriamento, podem-se utilizar 
os procedimentos de reaquecimento e de regeneração. De acordo com Del Campo 
(1999), os sistemas de cogeração, em relação aos tipos de turbinas a vapor 
utilizadas, podem ser classificados em: sistemas de cogeração com turbinas de 
contrapressão; sistemas de cogeração com turbinas de extração-contrapressão; e 
sistemas de cogeração com turbinas de extração-condensação. Os sistemas que 
utilizam turbinas de contrapressão são os mais utilizados na indústria açucareira, 
onde a pressão de vapor na saída da turbina é maior que a pressão atmosférica. 
Para Lozano (1998) essas turbinas são características de sistemas que 
visam, principalmente, a autossuficiência. A figura 5 mostra um desenho 
esquemático do sistema de cogeração com turbina de contrapressão. 
Figura 5 - Esquema do sistema de cogeração de contrapressão. 
 
Fonte: Del Campo (1999) 
 
De acordo com Del Campo (1999), os sistemas com turbinas de extração-
contrapressão são pouco difundidos na indústria sucroalcooleira e estão associados 
a esquemas em que consumidores de outros níveis de pressão podem ser 
beneficiados com as extrações feitas na turbina (turbo-moendas, turbo-bombas, 
etc.). Contudo, esse esquema é característico de sistemas que trabalham somente 
no período de safra e são limitados pela contrapressão da turbina. Por fim, os 
sistemas de cogeração com turbinas de extração-condensação são utilizados por 
 
32 
 
sistemas que trabalham em períodos de entressafra também, e as extrações estão 
ligadas, da mesma forma, a consumidores de outros níveis de pressão. A figura 6 
exibe um desenho representativo do sistema de cogeração com turbina de extração-
condensação. A existência de um condensador permite condensar o vapor que 
chega à saída da turbina e misturada à água fornecida no desaerador, formam a 
água de alimentação da caldeira, permitindo que durante o período de entressafra, 
esse sistema funcione como uma central termoelétrica. O combustível utilizado 
nesse período pode ser o próprio bagaço em excesso, ou um combustível auxiliar, 
como carvão mineral ou óleo combustível. 
Figura 6 - Esquema do sistema de cogeração de extração-condensação. 
 
Fonte: Del Campo (1999) 
 
Nos últimos anos, algumas indústrias vêm adotando um sistema combinado 
que possui turbinas a vapor de contrapressão e de extração-condensação, podendo 
ser aplicado quando uma mesma indústria necessita estabilizar o fornecimento de 
energia elétrica às concessionárias. Lozano (1998), relata que essa combinação 
permite uma maior flexibilidade com relação à entrega de energia elétrica e calor 
para o processo, mesmo que tenha um custo maior como consequência. Segundo 
Del Campo (1999), a seleção da tecnologia mais adequada para determinada 
aplicação deve ser feita analisando os mais diferentes aspectos. Porém, talvez o 
mais importante desses fatores seja a relação potência/calor, parâmetro 
característico de cada tecnologia de cogeração, que deve ser a melhor possível 
 
33 
 
para a aplicação desejada. No entanto, geralmente, a escolha de uma tecnologia 
em detrimento das demais, implica em não atender plenamente uma das duas 
formas de demanda energética, calor ou potência. Outro aspecto importante é a 
disponibilidade de combustível a custo relativamente baixo para poder operar 
determinada tecnologia. Além disso, temos os aspectos relacionados aos impactos 
ambientais, que podem ter efeitos positivos ou negativos, dependendo da seleção 
da tecnologia feita, assim como os custos dos investimentos necessários, os gastos 
de operação e manutenção e a disponibilidade de operação de sistemas de 
cogeração, que influencia a confiabilidade de operação do sistema elétrico. Ainda 
existem outros aspectos que precisam ser considerados, como a eficiência de 
conversão de combustível em energia elétrica, onde se mostram as vantagens do 
sistema de cogeração em relação aos sistemas termoelétricos do ponto de vista da 
utilização da energia. 
 
6. TROCADORES DE CALOR 
 
Segundo Irrazabal (2014), os trocadores de calor podem ser classificados de 
diversas maneiras, conforme a figura 7. 
 
Figura 7 - Classificação dos trocadores de calor. 
 
 
Fonte: Mundo Mecânico, disponível em: http://www.mundomecanico.com.br/wp-
content/uploads/2014/01/Trocadores-de-calor.pdf, acesso em: outubro/2019. 
 
http://www.mundomecanico.com.br/wp-content/uploads/2014/01/Trocadores-de-calor.pdf
http://www.mundomecanico.com.br/wp-content/uploads/2014/01/Trocadores-de-calor.pdf
 
34 
 
Para Irrazabal (2014), de acordo com os processos de transferência, há 
trocadores de contato direto e de contato indireto. Nos trocadores de calor de 
contato direto, os fluidos se misturam.Aplicações comuns de um trocador de 
contato direto envolvem transferência de massa além de transferência de calor, 
todavia existem aplicações que envolvem somente transferência de calor. 
Comparado a recuperadores de contato indireto e regeneradores, são alcançadas 
taxas de transferência de calor muito altas. Sua construção é relativamente barata. 
As aplicações são limitadas aos casos onde um contato direto de dois fluxos é 
permissível. 
Irrazabal (2014) diz que em um trocador de calor de contato indireto, os 
fluidos permanecem separados e o calor é transferido continuamente através de 
uma parede, pela qual se realiza a transferência de calor. Os trocadores de contato 
indireto classificam-se em: transferência direta e armazenamento. 
Para Irrazabal (2014) no tipo de trocadores de contato direto, há um fluxo 
contínuo de calor do fluido quente ao frio através de uma parede que os separa. 
Não há mistura entre eles, pois cada corrente permanece em passagens separadas. 
Este trocador é designado como um trocador de calor de recuperação, ou 
simplesmente como um recuperador. Como exemplo temos os trocadores de placa, 
tubulares ou de superfície estendida. 
Conforme Irrazabal (2014) já em um trocador de armazenamento, ambos os 
fluidos percorrem alternativamente as mesmas passagens de troca de calor. A 
superfície de transferência de calor geralmente é de uma estrutura chamada matriz. 
Em caso de aquecimento, o fluido quente atravessa a superfície de transferência de 
calor e a energia térmica é armazenada na matriz. Posteriormente, quando o fluido 
frio passa pelas mesmas passagens, a matriz “libera” a energia térmica (em 
refrigeração o caso é inverso). Este trocador também é chamado regenerador. 
De acordo com Irrazabal (2014) na classificação de acordo com o tipo de 
construção há os trocadores tipo placa e os tipos tubulares que são subdivididos 
nos tipos carcaça e tubo, tubo duplo e serpentina. O tipo tubular geralmente 
construído com tubos circulares, existindo uma variação de acordo com o fabricante. 
São usados para aplicações de transferência de calor líquido / líquido (uma ou duas 
fases). Eles trabalham de maneira ótima em aplicações de transferência de calor 
 
35 
 
gás/gás, principalmente quando pressões e/ou temperaturas operacionais são 
muito altas, onde nenhum outro tipo de trocador pode operar. Estes trocadores 
podem ser classificados como carcaça e tubo, tubo duplo e de espiral. 
Ainda para Irrazabal (2014) nos trocadores de carcaça e tubo, os mesmos 
são construídos com tubos e uma carcaça. Um dos fluidos passa por dentro dos 
tubos, e o outro pelo espaço entre a carcaça e os tubos. Existe uma variedade de 
construções diferentes destes trocadores dependendo da transferência de calor 
desejada, do desempenho, da queda de pressão e dos métodos usados para 
reduzir tensões térmicas, prevenir vazamentos, facilidade de limpeza, para conter 
pressões operacionais e temperaturas altas, controlar corrosão, etc. São os mais 
usados para quaisquer capacidade e condições operacionais, tais como pressões 
e temperaturas altas, atmosferas altamente corrosivas, fluidos muito viscosos, 
misturas de multicomponentes, etc. Estes são trocadores muito versáteis, feitos de 
uma variedade de materiais e tamanhos e são extensivamente usados em 
processos industriais. 
Segundo Evacon (2017), suas principais aplicações são: 
➢ Em unidades hidráulicas; 
➢ No resfriamento de óleo em máquinas injetoras, motores de caixa de 
engrenagens, redutores, etc.; 
➢ Em resfriadores de ar ou gases, de óleo de transformadores, de fluidos para 
têmperas; aquecedores de água com vapor; condensadores de vapor; 
resfriamento de água com água; 
➢ Motores ou conversores marítimos: com feixe tubular em cuproníquel, 
espelhos em latão naval e tampas em bronze industrial com ânodos; 
➢ Com fluido refrigerante Amônia (NH3): construídos totalmente em aço 
carbono; 
➢ Projetos especiais: construídos em aço inox. 
 
36 
 
Figura 8 - Trocador de Calor Casco e Tubo. 
 
Fonte: Evacon, disponível em: 
http://www.evacon.com.br/uploads/files/MjAxNzA4MjMxNDE5MDFfRXZhY29uX0NhdGFsb2dvX1B
ERmMucGRm.pdf, acesso em novembro/2019. 
 
Figura 9 - Representação trocador casco e tubos com um passe no casco e um passe nos tubos. 
 
 
Fonte: CDC Equipamentos, disponível em: http://www.cdcequipamentos.com/tipos-de-trocador-de-
calor.html, acesso em novembro/2019. 
 
O trocador de tubo duplo consiste de dois tubos concêntricos. Um dos fluidos 
escoa pelo tubo interno e o outro pela parte anular entre tubos, em uma direção de 
contra fluxo. Este é talvez o mais simples de todos os tipos de trocador de calor pela 
fácil manutenção envolvida. É geralmente usado em aplicações de pequenas 
capacidades. 
 
 
 
 
 
http://www.evacon.com.br/uploads/files/MjAxNzA4MjMxNDE5MDFfRXZhY29uX0NhdGFsb2dvX1BERmMucGRm.pdf
http://www.evacon.com.br/uploads/files/MjAxNzA4MjMxNDE5MDFfRXZhY29uX0NhdGFsb2dvX1BERmMucGRm.pdf
http://www.cdcequipamentos.com/tipos-de-trocador-de-calor.html
http://www.cdcequipamentos.com/tipos-de-trocador-de-calor.html
 
37 
 
Figura 10 - Trocador de calor tubo duplo. 
 
Fonte: Mundo Mecânico, disponível em: http://www.mundomecanico.com.br/wp-
content/uploads/2014/01/Trocadores-de-calor.pdf, acesso em: outubro/2019 
 
 
Os trocadores de calor tipo serpentina são construídos por uma ou mais 
serpentina (de tubos circulares) ordenadas em uma carcaça. A transferência de 
calor associada a um tubo espiral é mais alta que para um tubo duplo. Além disso, 
uma grande superfície pode ser acomodada em um determinado espaço utilizando 
as serpentinas. As expansões térmicas não são nenhum problema, mas a limpeza 
é muito problemática. 
http://www.mundomecanico.com.br/wp-content/uploads/2014/01/Trocadores-de-calor.pdf
http://www.mundomecanico.com.br/wp-content/uploads/2014/01/Trocadores-de-calor.pdf
 
38 
 
Figura 11 - Trocador de calor serpentinas. 
 
Fonte: Mundo Mecânico, disponível em: http://www.mundomecanico.com.br/wp-
content/uploads/2014/01/Trocadores-de-calor.pdf, acesso em: outubro/2019. 
 
 
 
Trocador tipo placa normalmente é construído com placas lisas ou com 
alguma forma de ondulações. Geralmente, este trocador não pode suportar 
pressões muito altas, comparado ao trocador tubular equivalente 
 
 
http://www.mundomecanico.com.br/wp-content/uploads/2014/01/Trocadores-de-calor.pdf
http://www.mundomecanico.com.br/wp-content/uploads/2014/01/Trocadores-de-calor.pdf
 
39 
 
Figura 12 - Trocador de calor placas. 
 
Fonte: Mundo Mecânico, disponível em: http://www.mundomecanico.com.br/wp-
content/uploads/2014/01/Trocadores-de-calor.pdf, acesso em: outubro/2019 
 
 
7. O Radiador 
 
Segundo TERMO-TEK (2019), os radiadores aletados são tipos de trocador 
de calor destinados a fazer troca térmica entre um gás, normalmente ar, e outro 
fluido, que pode ser tanto líquido quanto gasoso. Esse tipo de trocador é comumente 
utilizado por grandes indústrias, como as navais, químicas, petroquímicas, 
automobilísticas entre outras e têm como finalidade principal o aquecimento ou o 
resfriamento do ar em geral. 
O funcionamento dos trocadores de calor tipo radiador ocorre pelo contato 
do ar com os tubos por onde passam um fluido gasoso, capaz de aquecer ou resfriar 
um ambiente. No entanto, nos trocadores de ar tipo radiador não há contato entre o 
ar e o fluido. Sendo assim, os trocadores de calor tipo radiador são classificados 
como sendo de contato indireto. 
Este tipo de equipamento é bastante versátil, e dependendo da aplicação à 
qual será destinado, pode ser fabricado a partir de um projeto especial, 
http://www.mundomecanico.com.br/wp-content/uploads/2014/01/Trocadores-de-calor.pdf
http://www.mundomecanico.com.br/wp-content/uploads/2014/01/Trocadores-de-calor.pdf
 
40 
 
desenvolvido sob medida, a fim de que o mesmo trabalhe conforme as condições 
técnicas específicas do processo em que será empregado.A utilização mais comum dos radiadores aletados é na forma de 
aquecedores, resfriadores, condensadores, secadores, economizadores ou 
recuperadores. 
Os radiadores aletados tem formas construtivas variadas e podem ser 
fabricados, dependendo de sua aplicação, com câmaras fixas ou removíveis e 
espelhos fixos ou flutuantes. Os radiadores aletados com espelho flutuante, por 
exemplo, garantem a absorção das dilatações ocorridas em detrimento dos 
processos onde a diferença de temperatura é mais elevada, em contrapartida, os 
radiadores aletados com espelho fixo, embora sejam mais baratos, são indicados 
apenas para utilização em casos de menos discrepância de temperatura, e que não 
exigem tanta dilatação. Já os radiadores aletados construídos com câmaras 
removíveis são mais vantajosos quando comparado com os construídos com 
câmaras fixas, uma vez que facilitam a limpeza dos equipamentos, proporcionando 
a eles maior durabilidade. 
Por serem completamente adaptáveis, os radiadores aletados são projetados 
de acordo com a necessidade do cliente; deste modo, não há uma dimensão 
padrão, mas sim, específica para cada caso. 
 
 
Figura 13 - Radiador aletado 
 
Fonte: TERMO-TEK, disponível em: http://www.termotek.com.br/radiadores-aletados, acesso em 
novembro/2019. 
 
http://www.termotek.com.br/radiadores-aletados
 
41 
 
 
7.1.Dimensionamento do Radiador 
 
Para a troca térmica entre a vinhaça quente e o ar ambiente, na entrada do sistema 
de ar primário da caldeira Figura 14, será usado um radiador aletado, que por sua 
vez, aproveitará a energia térmica da vinhaça. 
Figura 14 - Fluxograma do Radiador x Caldeira 
 
Fonte: Elaborado pelo autor. 
Foi utilizado um software de engenharia denominado como HTRI para um 
pré-dimensionamento do radiador como demonstrado a seguir: 
 
42 
 
Figura 15 - Cálculo do radiador pelo software HTRI.
 
Fonte: Adaptado pelo autor. 
 
43 
 
Vemos que a vinhaça entra a 85°C e sai a 78,73°C, portanto diminuindo sua 
temperatura onde parte dessa energia perdida foi transferida para o ar que entra na 
caldeira que a princípio estava em temperatura ambiente. 
 
7.2. Comparativo radiadores caldeiras 
 
Figura 16 - Balanço Térmico Caldeira sem Radiador 
 
Fonte: Saccomani, 2019. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
44 
 
Figura 17 - Balanço Térmico Caldeira com Radiador 
 Fonte: Saccomani, 2019. 
 
 
Esses memoriais mostram que com o radiador, a vinhaça entra a 85°C e sai 
a 78,63°C e a principal observação é que o ar de entrada principal da caldeira 
elevou- se de 27°C para 60°C. Essa elevação de temperatura do ar (aumento de 
entalpia) é que levará a economia de combustível, no caso, economia do bagaço 
de cana. 
 
 
 
 
 
 
45 
 
7.3. Comparativo combustão biomassa 
7.3.1. Sem Radiador 
 
Fig. 18 - cálculo combustão biomassa sem radiador 
 
 
46 
 
 
 
47 
 
 
 
48 
 
 
 
49 
 
 
Fonte: Saccomani, 2019. 
 
 
 
 
 
 
 
50 
 
7.3.2. Com Radiador 
Figura 19 - cálculo combustão biomassa com radiador 
 
 
51 
 
 
 
52 
 
 
 
53 
 
 
 
54 
 
 
Fonte: Saccomani, 2019 
 
 
Na comparação entre os memoriais de cálculo de biomassa, a principal 
observação é o aumento da relação Vapor / Combustível que elevou- se de 2,050 
para 2,081 comprovando uma economia de combustível na caldeira. 
 
 
55 
 
8. METODOLOGIA 
 
 
Esse estudo constitui-se de pesquisa aplicada, de cunho descritivo e 
exploratório, com base em leituras bibliográficas e documentais, que procura 
relacionar não só os parâmetros principais de análise, mas também apresentar 
dados de informações que possam nortear possíveis ações para a melhoria do 
futuro. Nessa visão, adquirindo informações de fontes primárias e secundárias, 
obtém-se resultados que serão apresentados sobre forma qualitativa e quantitativa. 
O planejamento da pesquisa inclui, em primeiro lugar, dados de campo, de fontes 
pessoais, conseguido de empresa particular fabricante de caldeiras, e posterior 
levantamento de dados e a revisão da literatura. A fim de cumprir o papel científico 
deste projeto, no sentido de se chegar aos objetivos propostos, a apresentação dos 
resultados quantitativos e qualitativos serão acompanhadas de análise direcionada 
ao contexto que configura o objeto de estudo. 
 Através da passagem da vinhaça quente pelo radiador ocorre uma troca de 
calor entre o ar ambiente e a vinhaça, aquecendo o ar que alimenta a caldeira no 
sistema de ar primário (ar de combustão), causando a economia de bagaço. 
 
Em termos de temperatura dos gases versus eficiência térmica em caldeira, 
de acordo com SECAMAQ (2019), assim como a temperatura dos gases de 
combustão, a temperatura ambiente também tem grande importância, já que pode 
se comportar como um verdadeiro “vilão” da eficiência. 
 
De acordo com SECAMAQ (2019) estudos indicam que variações de 5ºC na 
temperatura do ambiente terão como consequência perda na eficiência de 1% ou 
até mais. Assim, quando o cálculo de eficiência é analisado, é interessante que ele 
seja realizado tomando como base condições de temperatura do ambiente 
 
De acordo com Bazzo (1995), todo o tipo de trocador de calor deve ser 
dimensionado conforme as taxas reais de transferência de calor, com suas 
condições de contorno em si. O conhecimento dos parâmetros e variáveis corretos 
 
56 
 
durante a etapa de cálculos é de extrema importância, de maneira que o 
funcionamento do equipamento depende fundamentalmente disso. Porém, como os 
mecanismos de combustão são, muitas vezes, complexos demais para cálculos 
analíticos e também as formas construtivas do trocador que são irregulares, ou em 
parte desconhecidas, alguns cálculos foram feitos utilizando a combinação de 
conceitos básicos, científicos e informações empíricas extraídas de bibliografias 
especializadas, sendo possível obter um resultado satisfatório. Considerando a 
fornalha da caldeira como um sistema adiabático, em condições de combustão 
completa e livre de cinzas, tem-se: 
𝑇𝑎𝑑 = 𝑇𝑜 +
𝑞𝑑
(𝑚𝑔 ∙ 𝑐𝑝,𝑔 +𝑚𝑐𝑧 ∙ 𝑐𝑝,𝑐𝑧)
 
onde, 
𝑇𝑎𝑑 = temperatura adiabática dos gases (K) 
𝑇𝑜 = temperatura ambiente (K) 
𝑞𝑑 = energia disponível na fornalha (kJ/kgcomb) 
𝑚𝑔 = massa real de gases (kg/kgcomb) 
𝑚𝑐𝑧 = massa real das cinzas leves arrastadas pelos gases (kg/kgcomb) 
𝑐𝑝,𝑔 = calor especifico médio dos gases (kJ/kg.K) 
𝑐𝑝,𝑐𝑧 = calor especifico médio das cinzas (kJ/kg.K) 
 A energia disponível na fornalha é calculada pela equação abaixo, que 
define a quantidade total de energia inserida, incluindo a entalpia do combustível, 
do ar e umidade do ar de combustão. 
𝑞𝑑 = 𝑃𝐶𝐼 + ∆ℎ𝑐𝑏 +𝑚𝑎𝑟(∆ℎ𝑎𝑟 +𝜔𝑎𝑟 ∙ ∆ℎ𝑣𝑝) 
Onde: 
𝑃𝐶𝐼 = poder calorífico inferior do combustível (kJ/kg) 
∆ℎ𝑐𝑏 = entalpia do combustível (kJ/kg) 
𝑚𝑎𝑟 = massa real de ar de combustão (kg/kgcomb) 
𝜔𝑎𝑟 = umidade do ar de combustão (kJ/kg) 
∆ℎ𝑎𝑟 = entalpia do ar da combustão (kJ/kg) 
∆ℎ𝑣𝑝 = entalpia da umidade do ar (kJ/kg) 
 
 
 
57 
 
 Considerando tais informações, pode-se dizer que quando se eleva a 
temperatura do ar na entrada da caldeira (ar ambiente), melhora-se a eficiência 
dela. 
 
 
9. DADOS OBTIDOS 
 
Local: Usina de açúcar e álcool na região de Ribeirão Preto – SP. 
Altitude do local: 516m. 
Umidade relativa do ar: 70%. 
Combustível da caldeira: bagaço de cana com 52% umidade 
Produção de vapor pela caldeira: 170.000 kg/h. 
Pressão do vapor: 68,0 bar. 
Temperatura do vapor: 515ºC. 
Temperatura da água na entrada da caldeira: 115ºC. 
Temperatura da vinhaça: 85ºC a 90ºC. 
Produção de etanol: Etanol Anidro: 600m³/dia. 
 Etanol Hidratado: 600*1,04202 = 625m³/dia. 
Teor alcoólico: 8,5%. 
Produção da vinhaça: 10,8l / 1l de Etanol Hidratado. 
Período da safra2019: 250 dias. 
 
 
58 
 
Figura 20 - Caldeira Aquatubular 170t/h. 
 
Fonte: Adaptado pelo autor. 
 
59 
 
10. RESULTADOS E DISCUSSÃO 
 
 
Tabela 4: Principais resultados obtidos do memorial de cálculo. 
 
 
 Caldeira com 
Radiador 
Caldeira sem 
Radiador 
Fluxo mássico – combustível 
(kg/h) 
81.679 82.910 
Relação Vapor / combustível 2,081 2,050 
Entalpia do ar saída radiador 
(KJ/kg) 
35,21 2,01 
Temperatura saída do radiador 
(ºC) 
60 27 
Fonte: Elaborado pelo autor 
 
Com dados obtidos verifica-se que o uso de radiadores aletados, abastecidos 
pela vinhaça em sistema do ar primário de caldeiras pode ser viável pois, pode 
haver economia de bagaço a uma usina, porém a sua implantação / instalação e 
seus custos devem ser pré analisados para que o retorno financeiro seja garantido. 
 
Para uma safra com 250 dias podemos observar uma economia de: 
82.910 – 81.679 = 1.231 kg/h × 24h × 250 dias = 7.386.000 kg, o que 
corresponde a aproximadamente: 7.400 toneladas de bagaço. 
 
Através da figura 17, verifica-se que se precisa de 281 mil quilogramas por 
hora de vinhaça para aquecer 224 mil quilogramas de ar por hora. Para aquecer a 
caldeira nessas condições precisa-se de 3,4293 quilogramas de ar para cada 1,0 
quilograma de combustível. Assim, pela tabela 4,82 mil quilogramas por hora de 
combustível consomem 280 mil quilogramas por hora de ar e 351 mil quilograma 
por hora de vinhaça. 
Considerando- se a densidade da vinhaça próxima à da água (1kg/l) e que 
para cada um litro de etanol produzido são produzidos (por borbotagem) 
aproximadamente 16,7 litros de vinhaça, então conclui-se que a produção mínima 
aproximada de etanol em uma usina deve ser de 500 mil litros de etanol por dia. 
 Como exemplo, de acordo com Pedra Agroindustrial S/A (2019), em suas 
três unidades (usinas) são produzidos anualmente 674 milhões de litros de etanol, 
 
60 
 
portanto, são produzidos aproximadamente 224,6 milhões de litros de etanol por 
ano em cada uma das três usinas, que equivale a aproximadamente 615 mil litros 
de etanol por dia, que é maior que 500 mil demonstrando a viabilidade técnica do 
uso da vinhaça no radiador. 
 O consumo energético para bombear a vinhaça no radiador é zero porque é 
feito por gravidade aproveitando a energia potencial da coluna de esgotamento. 
 
 
11. CONCLUSÃO 
 
A conclusão do presente trabalho permite dizer que os objetivos foram 
alcançados com êxito. 
Pode-se concluir do ponto de vista energético, que uma caldeira com 
aproveitamento de energia térmica da vinhaça opera com uma maior eficiência na 
relação vapor/combustível dentro dos parâmetros almejados para caldeiras 
geradoras de vapor. 
Utilizando o método de memorial de cálculo simulado observou-se a 
economia de combustível de 1,5%. 
De uma maneira geral, foi estudado a viabilidade do uso mais racional da 
vinhaça, através de simulações computacionais, economizando o combustível 
bagaҫo de cana-de-açúcar. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
61 
 
 
 
12. REFERÊNCIAS 
 
ASSIS, C. P.; JUCKSCH, I.; MENDONÇA, E. S.; NEVES, J. C. L. Carbono e 
Nitrogênio em Agregados de Latossolo Submetido a Diferentes Sistemas de Uso e 
Manejo. Rev. Pesquisa Agropecuária Brasileira, v. 41, n.10, Brasília, 2006. 
 
BAZZO, E. Geração de vapor. [S.l.]: Editora da Universidade Federal de Santa 
Catarina, 1995. 
 
BORSOI, A.; ROSA, H. A.; SILVA, L. D.; SANTOS, R. F.; SOUZA, S. N. M. 
Estimativa de Geração de Energia Elétrica a partir de Biogás de Vinhaça. In: X 
Seagro - Agronomia, 2016, Cascavel, Paraná. Anais da X Seagro - Agronomia. 
Cascavel: FAG, 13-14 junho 2016. p. 111-14. 
 
CDC Equipamentos, Tipos de trocador de calor. Disponível em: 
<http://www.cdcequipamentos.com/tipos-de-trocador-de-calor.html>. Acesso em 
julho/2017. 
 
Cetesb – Companhia Ambiental do Estado de São Paulo. www.cetesb.gov.br. 
Consulta em 27 julho de 2019. 
 
DANTAS, D. N. Uso da biomassa da cana-de-açúcar para geração de energia 
elétrica: análise energética, exergética e ambiental de sistema de cogeração em 
sucroalcooleiras do interior paulista. 2010. 127f. 
 
DEL CAMPO, E. R. B. Avaliação termo econômica do sistema de cogeração da 
Usina Vale do Rosário. 1999. 306f. Tese de Doutorado em Engenharia Mecânica – 
Faculdade de Engenharia Mecânica – Universidade Estadual de Campinas, 1999. 
 
ELIA NETO, ANDRÉ. Estado da Arte da Vinhaça. In: 2º Workshop "Resíduos 
urbanos e agrícolas: energia, reciclagem de nutrientes e produção de fertilizantes" 
http://www.cetesb.gov.br/
 
62 
 
Local: Anfiteatro “Otávio Tisselli Filho” –IAC, Campinas, 2016. Disponível em 
https://docplayer.com.br/51075325-Estado-da-arte-da-vinhaca.html . Acesso em 15 ago. 
2019. 
 
Evacon, equipamentos industriais ltda, Catálogo, disponível em: 
http://www.evacon.com.br/uploads/files/MjAxNzA4MjMxNDE5MDFfRXZhY29uX0N
hdGFsb2dvX1BERmMucGRm.pdf, acesso em novembro/2019. 
 
IRRAZABAL, Wellington. Trocador de calor. Disponível em: 
http://www.ufjf.br/washington_irrazabal/files/2014/05/Aula-23_Trocadores-de-
Calor.pdf, acesso em outubro/2019. 
 
LEME, R. M. Estimativa das emissões de poluentes atmosféricos e uso de água na 
produção de eletricidade com biomassa de cana-de-açúcar. 2005. 160f. Dissertação 
(mestrado). Faculdade de Engenharia Mecânica. Universidade Estadual de 
Campinas, 2005. 
 
LOPES, Cláudio Hartkopf; Afra Vital Matos Dias Gabriel; Maria Teresa Mendes 
Ribeiro Borges. Coleção UAB-UFSCar Tecnologia sucroalcooleira. Produção de 
etanol a partir da cana de açúcar - Tecnologia de produção de etanol. São Carlos, 
SP, 2011. 
 
LOZANO, M. Cogeneración: Area de Máquinas y Motores Térmicos. Departamento 
de Ingeniería Mecánica, Universidad de Zaragoza, 175p, 1998. 
 
MARTINELLI JR., L. C. Geradores de vapor. Ijuí, RS: Unijuí, 1998, disponível em: 
https://monografias.ufrn.br/jspui/bitstream/123456789/8141/1/TCC%20Janilson%2
0Andr%C3%A9%20Final%202018_2.pdf, acesso em setembro/2019. 
 
MME/EPE, - Ministério de Minas e Energia/Empresa de Pesquisa Energética. PNE 
2030 - Plano Nacional de Energia 2030. Brasília: MME/EPE, 2007. 
 
https://docplayer.com.br/51075325-Estado-da-arte-da-vinhaca.html
http://www.evacon.com.br/uploads/files/MjAxNzA4MjMxNDE5MDFfRXZhY29uX0NhdGFsb2dvX1BERmMucGRm.pdf
http://www.evacon.com.br/uploads/files/MjAxNzA4MjMxNDE5MDFfRXZhY29uX0NhdGFsb2dvX1BERmMucGRm.pdf
http://www.ufjf.br/washington_irrazabal/files/2014/05/Aula-23_Trocadores-de-Calor.pdf
http://www.ufjf.br/washington_irrazabal/files/2014/05/Aula-23_Trocadores-de-Calor.pdf
https://monografias.ufrn.br/jspui/bitstream/123456789/8141/1/TCC%20Janilson%20Andr%C3%A9%20Final%202018_2.pdf
https://monografias.ufrn.br/jspui/bitstream/123456789/8141/1/TCC%20Janilson%20Andr%C3%A9%20Final%202018_2.pdf
 
63 
 
MORAN, M. J.; SHAPIRO, H. N. Princípios de Termodinâmica para Engenharia. 
Tradução de Francesco Scofano Neto, Albino José Kalab Leiroz e Rodrigo Otávio 
de Castro Guedes, 4ª Ed., LTC, 2002. 
 
MUNDO MECÂNICO, disponível em: http://www.mundomecanico.com.br/wp-
content/uploads/2014/01/Trocadores-de-calor.pdf, acesso em: outubro/2019. 
 
---.NR 13 – Norma Regulamentadora 13: Caldeira e Vasos de Pressão. Disponível 
em: https://enit.trabalho.gov.br/portal/images/Arquivos_SST/SST_NR/NR-13.pdf 
 
Pedra Agroindustrial S/A, disponível em 
https://www.pedraagroindustrial.com.br/pedra-agroindustrial-em-numeros/, acesso 
em novembro/2019. 
 
PERRELLA, J. A. Planejamento de centrais de cogeração: uma abordagem 
multiobjetiva. 1994. 148f. Tese de Doutorado em Engenharia Mecânica – Faculdade 
de Engenharia Mecânica – Universidade Estadual de Campinas, 1994. 
 
PETER REIN. Engenharia do Açúcar de Cana. Velag Dr. Albert Bartens KG – Berlin 
2013 – Traduzido por César Miranda e Ericson Marino. 
PUC, disponível em: http://wbraga.usuarios.rdc.puc-
rio.br/transcal/Trocadores/Trocs12.htm, acesso em novembro/2019. 
 
Saccomani, RenanH., Engenheiro mecânico na empresa Triniton em Sertãozinho, 
São Paulo, 2019. 
 
SECAMAQ – Indústria de Caldeiras. Informativo técnico (abr/2018), disponível em 
https://www.secamaq.com.br/blog/eficiencia-termica-em-caldeiras/, acesso em novembro/ 
2019. 
 
http://www.mundomecanico.com.br/wp-content/uploads/2014/01/Trocadores-de-calor.pdf
http://www.mundomecanico.com.br/wp-content/uploads/2014/01/Trocadores-de-calor.pdf
https://enit.trabalho.gov.br/portal/images/Arquivos_SST/SST_NR/NR-13.pdf
https://www.pedraagroindustrial.com.br/pedra-agroindustrial-em-numeros/
http://wbraga.usuarios.rdc.puc-rio.br/transcal/Trocadores/Trocs12.htm
http://wbraga.usuarios.rdc.puc-rio.br/transcal/Trocadores/Trocs12.htm
https://www.secamaq.com.br/blog/eficiencia-termica-em-caldeiras/
 
64 
 
SILVA, M. A. S., GRIEBELER, N. P., BORGES, L. C. Uso de vinhaça e impactos 
nas propriedades do solo e lençol freático. Revista Brasileira de Engenharia Agrícola 
e Ambiental, Campina Grande, v. 11, n. 1, p. 108-114, janeiro/fevereiro 2007. 
 
SILVA, J. O. M. Tratamento químico de águas de caldeiras. Minicursos CRQ-IV. 
São Paulo, 2008. Disponível em: . Acesso em: 23 nov. 2018. 
 
TECNIPLAS, disponível em: https://www.tecniplas.com.br/produtos/torres-de-
resfriamento-de-vinhaca-9, acesso em agosto/2019. 
 
TERMO-TEK, fabricante de trocadores de calor, 2019. Disponível em: 
http://www.termotek.com.br/radiadores-aletados, acesso em novembro/2019. 
 
TROVATI, J. A Importância do Tratamento de Água em Caldeiras e Sistemas de 
Resfriamento. Portal Tratamento de Água. São Paulo, 2009. 
 
VAN WYLEN, G. J.; SONNTAG, R. E.; BOORGGNAKKE, G. Fundamentos da 
Termodinâmica. Tradução Euryale de Jesus Zerbini e Ricardo Santilli Ekman 
Simões, 4a Ed., Edgard Blücher Ltda, 1995. 
 
VERGNHANINI FILHO, Renato. Metodologia simplificada de cálculo do rendimento 
térmico de caldeiras . Revista IPT | Tecnologia e Inovação v.2, n.7, abr., 2018, 
pág..28-40. 
 
 VIEIRA, S. Estudo de configurações de sistemas térmicos na geração de energia 
elétrica através da análise de exergia e de termo economia. 1997. 247f. Dissertação. 
Programa Interunidades de Pós-Graduação em Energia. Universidade de São 
Paulo, 1997. 
 
https://www.tecniplas.com.br/produtos/torres-de-resfriamento-de-vinhaca-9
https://www.tecniplas.com.br/produtos/torres-de-resfriamento-de-vinhaca-9
http://www.termotek.com.br/radiadores-aletados