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Relatório Sudeste FINAL (+ calculo V)

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de -162ºC a 1 atm. Ao chegar aos portos, o 
GNL é regaseificado por aquecimento até 0ºC e pressões de 60 a 100 bar. Os 
principais terminais de regaseificação do Brasil são os portos de Pécem (CE) e 
da Baía de Guanabara (RJ). 
O objetivo das unidades de processamento de gás natural (UPGN) é 
recuperar, na forma líquida, o GLP e o LGN e especificar o gás natural seco para 
seus diversos usos. Um esquema simplificado de uma UPGN está representado 
na figura 15. 
 
Figura 15 – Entradas e saídas típicas de uma UPGN 
 
Fonte: Elaborado pelos autores. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
64 
 
 
Tipos de processo 
 
Em uma UPGN, a etapa mais importante é o abaixamento da temperatura 
do gás natural, para permitir a liquefação dos hidrocarbonetos mais pesados do 
que o etano. Os tipos de processos empregados diferem entre si quanto à rota 
termodinâmica adotada. 
 
Processo Joule-Thomson 
 
É o processo mais barato, mais simples e, naturalmente, o mais limitado 
com baixa eficiência e da rápida instalação. Esse processo é utilizado em 
campos de produção pequena e/ou isolados e normalmente aproveita 
equipamentos existentes, resultando um baixo investimento. 
 
Processo Refrigeração simples 
 
O processo de refrigeração simples, consiste no resfriamento do gás 
natural por um fluido refrigerante, usualmente o propano. Neste processo é 
necessário a desidratação do gás natural, resultante em uma aplicação de médio 
investimento. 
 
Processo Absorção refrigerada 
 
Esse processo se baseia na recuperação dos componentes pesados do 
gás por absorção física com um óleo de absorção, ao mesmo tempo que o gás 
é refrigerado, uma vez que o processo de absorção é favorecido pela redução 
da temperatura e possibilita alta recuperação do propano. 
 
Processo Turboexpansão 
 
É o processo mais eficiente, por gerar temperaturas mais baixas que os 
demais, sendo usado quando se deseja obter alta recuperação do propano GLP 
e etano especificado para a indústria petroquímica. Esse processo realiza a 
desidratação do gás por peneira molecular e pode usar refrigeração a propano 
no pré-resfriamento. 
 
 
65 
 
APÊNDICE E – Algoritmo do ciclo combinado 
 
"Engenharia de Energia: TAI V - Região Sudeste / segundo semestre de 2016" 
 
"Dimensionamento do ciclo combinado” 
 
"Dados de entrada" 
T_ad = 298 [K] 
T[1] = 298 [K] " Temperatura de entrada" 
p[1] = 101,325 [kPa] " Pressão de entrada" 
rp = 23,8 " Razão de pressão" 
eta_c = 0,85 " Eficiência isoentropica do compressor" 
T[3] = 1615 [K] " Temperatura da entrada da turbina" 
eta_tg = 0,90 " Eficiência isoentropica da turbina a gás" 
T[5] = 473 [K] " Temperatura de exaustão" 
p[10] = 25 [kPa] " Pressão de saída da turbina" 
p[9] = 10300 [kPa] " Pressão de entrada da turbina" 
T[9] = 778 [K] " Temperatura de entrada da turbina" 
eta_tv = 0,90 " Eficiência isoentropica da turbina a vapor" 
eta_tr = 0,85 " Eficiência isoentropica do trocador de calor" 
W_dot = 50000 [kW] " Potência da usina" 
M = 18,26 [g/mol] " Massa molar do combustível" 
T[4] = 735 [K] " Temperatura de saída da turbina" 
m_dot_g = 113,3 [kg/s] " Vazão mássica de gás" 
 
"Estado 1 - Entrada do compressor" 
 
h[1] = enthalpy('air_ha';T=T[1];P=p[1]) 
s[1] = entropy('air_ha';T=T[1];P=p[1]) 
 
"Estado 2 - Saída do compressor" 
 
p[2] = rp*p[1] 
s[2] = s[1] 
h_[2] = enthalpy('air_ha';P=p[2];s=s[2]) 
eta_c = (h_[2]-h[1])/(h[2]-h[1]) 
T[2] = temperature('air_ha';P=p[2];h=h[2]) 
 
"Estado 3 - Entrada da turbina" 
 
p[3] = p[2] 
h[3] = enthalpy('air_ha';T=T[3];P=p[3]) 
s[3] = entropy('air_ha';P=p[3];T=T[3]) 
 
"Estado 4 - Saída da turbina" 
 
p[4] = p[1] 
s[4] = s[3] 
h_[4] = enthalpy('air_ha';s=s[4];P=p[4]) 
eta_tg = (h[3]-h[4])/(h[3]-h_[4]) 
66 
 
 
"Estado 5 - Saída do trocador de calor" 
 
p[5] = p[1] 
h[5] = enthalpy('air_ha';T=T[5];P=p[5]) 
s[5]=entropy(Air_ha;T=T[5];P=P[5]) 
 
"Estado 11 - Entrada da bomba" 
 
p[11] = p[10] 
h[11] = enthalpy('water';P=p[11];x=0) 
v[11] = volume('water';P=p[11];x=0) 
T[11] = temperature('water';P=p[11];x=0) 
s[11]=entropy('water';T=T[11];x=0) 
"Estado 6 - Saída da bomba" 
p[6]=p[9] 
w_bomba = v[11]*(p[6]-p[11]) 
w_bomba = h[6]-h[11] 
T[6] = temperature('water';P=p[6];h=h[6]) 
s[6]=entropy(Water;T=T[6];P=p[6]) 
 
"Estado 7 - Ponto de pressão constante" 
 
p[7]=p[9] 
h[7] = enthalpy('water';P=p[7];x=0) 
v[7] = volume('water';P=p[7 ];x=0) 
T[7] = temperature('water';P=p[7];x=0) 
s[7]=entropy(Water;T=T[7];x=0) 
 
"Estado 8 - Entrada da Caldeira" 
 
p[8]=p[9] 
h[8]=enthalpy(Water;P=p[8];x=1) 
v[8]=volume(Water;P=p[8];x=1) 
T[8]=temperature(Water;P=p[8];x=1) 
s[8]=entropy(Water;T=T[8];x=1) 
 
"Estado 9 - Saída da caldeira" 
 
h[9] = enthalpy('water';P=p[9];T=T[9]) 
s[9] = entropy('water';P=p[9];T=T[9]) 
 
"Estado 10 - Saída da turbina" 
 
s[10] = s[9] 
h_[10] = enthalpy('water';P=p[10];s=s[10]) 
eta_tv = (h[9]-h[10])/(h[9]-h_[10]) 
T[10] = temperature('water';P=p[10];h=h[10]) 
x[10]=quality(Water;T=T[10];h=h[10]) 
 
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"Parâmetros do ciclo" 
 
w_brayton = (h[3] - h[4]) - (h[2] - h[1]) 
w_rankine = (h[9] - h[10]) - (h[6] - h[11]) 
bwr_brayton = (h[2] - h[1])/(h[3] - h[4]) 
bwr_rankine = (h[6] - h[11])/(h[9] - h[10]) 
y = eta_tr * (h[4] - h[5])/(h[9] - h[6]) 
w_liq = w_brayton + y*w_rankine 
eta = w_liq/(h[3]-h[2]) 
 
"Problema da Combustão" 
 
" 0,89 CH4 + 0,06 C2H6 + 0,018 C3H8 0,01 C4H10 + 0,015 CO2 + 0,007 N2 + 
2,145x ( O2 + 3,76 N2) -----> 1 CO2 + 2 H2O + 8,0652x N[2] + 2,145(x-1) 
O2" 
HR = 0,89*enthalpy('CH4';T=T_ad) + 0,06*enthalpy('C2H6';T=T_ad) + 
0,018*enthalpy('C3H8';T=T_ad) + 0,01*enthalpy('C4H10';T=T_ad) + 
0,015*enthalpy('CO2';T=T_ad) + 0,007*enthalpy('N2';T=T_ad) + 
2,145*x*enthalpy('O2';T=T[2]) + 8,0652*x*enthalpy('N2';T=T[2]) 
HP = 1,119*enthalpy('CO2';T=T[3]) + 2,082*enthalpy('H2O';T=T[3]) + 
8,0652*x*enthalpy('N2';T=T[3]) + 2,145*(x-1)*enthalpy('O2';T=T[3]) 
 
HP = HR "Entalpia dos Produtos = Entalpia dos Reagentes" 
EXC_% = 100*(x-1) "Excesso de ar" 
 
"Cálculo das vazões" 
 
"W_dot_brayton = w_brayton*m_dot_g" 
W_dot_rankine = w_rankine*m_dot_v 
W_dot = W_dot_brayton + y*W_dot_rankine - W_dot_bomba 
y = m_dot_v/m_dot_g 
W_dot_bomba = w_bomba*m_dot_v 
m_dot_g = m_dot_ar + m_dot_comb 
RAC = 2,145*x*4,76 
RAC = m_dot_ar/m_dot_comb 
W_dot_total = W_dot_brayton + W_dot_rankine*y - W_dot_bomba 
VAZÃO_kg = m_dot_comb*M 
 
 
 
 
 
 
 
 
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APÊNDICE F – Algoritmo do trocador de calor 
 
"Engenharia de Energia: TAI V - Região Sudeste / segundo semestre de 2016" 
 
"Dimensionamento do condensador como trocador de calor do tipo casco e 
tubo" 
 
"Dados iniciais do casco" 
 
D_interno_casco = 0,5 [m] "Diâmetro interno do casco" 
T_entrada_casco = 20 [°C] "Temperatura de entrada da água do rio 
no casco" 
T_saída_casco = 60 [°C] "Temperatura de saída da água do rio no 
casco" 
P_casco = 101,3 [kPa] "Pressão no interior do casco" 
Espaçamento_chicanas = 0,1 [m] "Espaçamento das chicanas" 
 
"Dados iniciais da tubulação" 
 
D_externo_tubo = 0,0254 [m] "Diâmetro externo do tubo" 
Espessura_tubo = 0,0034 [m] "Espessura do tubo" 
Quantidade_tubo = 200 "Quantidade de tubo" 
Razão_espaçamento_tubo = 1,25 "Razão de espaçamento entre os 
tubos:Pr" 
Arranjo_tubo = 45 "Arranjo do tubo" 
P_tubo = 25 [kPa] "Pressão no interior do tubo" 
m_dot_vapor = 11,75 [kg/s] "Vazão mássica de vapor no tubo" 
T_vapor_tubo = 65,1 [°C] "Temperatura do vapor no tubo" 
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