Discente: AILTON GONÇALVES DA SILVA
Título: OTIMIZAÇÃO MULTIOBJETIVO DA GERAÇÃO DE CALOR COM FONTES ALTERNATIVAS PARA O TRATAMENTO HIDROTÉRMICO DAS MANGAS EM PETROLINA
Orientador: PROF. DR. LUÍS ARTURO GÓMEZ MALAGÓN
Coorientador: PROF. DR. CARMELO JOSÉ ALBANEZ BASTOS FILHO
Examinador interno: PROF. DR. JORNANDES DIAS DA SILVA
Examinador externo: PROF. DR. ALCIDES CODECEIRA NETO
Data: 27 DE SETEMBRO DE 2022
Local: SALA I-7
Resumo do projeto:
O Estado de Pernambuco possui Arranjos Produtivos Locais (APLs) relacionadas aos setores de confecções, laticínios, gesso, fruticultura. Nestes setores apresentam atividades que requerem calor de processo, cuja transferência de energia é realizada por meio do aquecimento de água, principal insumo nessas aplicações industriais. No APL da fruticultura no município de Petrolina é empregado o tratamento hidrotérmico das mangas, o qual consiste na imersão da fruta em um tanque com água quente (T > 46,1°C) durante 90 minutos. Este tratamento é necessário para realizar o controle das moscas-das-frutas, que é exigido para que as mangas possam ser exportadas para países como Estados Unidos, Japão e Chile. Convencionalmente, a energia empregada nas industrias difundidas deste município é oriunda de caldeiras a Gás Liquefeito de Petróleo (GLP). No entanto, a utilização de fontes de energia com baixa emissão de poluentes tem se tornado uma tendência, dentre as quais a aplicação da energia solar tem se destacado. Tendo em vista que Petrolina possuielevados índices de radiação solar, que pode ser utilizado para a geração de calor de processo, este trabalho visa realizar a otimização multiobjetivo da geração de calor do tratamento hidrotérmico das mangas em Petrolina usando energia solar térmica e fotovoltaica. A análise técnica do uso dos coletores solares e dos módulosfotovoltaicos foi realizada utilizando o software TRNSYS. Neste software foram analisados três cenários: o primeiro consiste no sistema convencional de geração térmica, a fim de validar a simulação considerando apenas o GLP como fonte de calor;o segundo consiste no sistema termossolar para auxiliar a demanda de calor do processo convencional; e o terceiro consiste na aplicação dos sistemas termossolar e fotovoltaico como fontes auxiliares na demanda de calor do processo convencional. A análise econômica foi realizada usando o método de Life-Cycle Savings (LCS), a qual determina os ganhos em Valor Presente Líquido (VPL) obtidos pelo uso do sistema termossolar em função da área dos coletores. Além do LCS, este trabalho também determinou o valor do Payback e da Taxa Interna de Retorno (TIR), que juntos representam os indicadores financeiros atrelados a viabilidade econômica de um modelo de negócio (investimento). A otimização multiobjetivo foi realizada no terceiro cenário em que foram determinadas as variáveis de projetos para minimizar o custo e maximizar o LCS durante o tempo de vida do sistema proposto. Para avaliar a otimização foi utilizado dos algoritmos: força bruta (solução exata) e o algoritmo genético de classificação não dominada II (NSGA-II). O primeiro avalia e testa todas as possibilidades dentro do campo de busca proveniente da simulação computacional. Já o segundo utiliza inteligência computacional para avaliar e testas as possibilidades de forma aproximada com menor custo computacional. Os resultados mostraram que para o segundo cenário, a curva do LCS tem um valor máximo positivo quando a área dos coletores solares é de 360m2, apresentando um Payback de 52 meses com uma TIR de 2,57%a.m. ressaltando, assim, a atratividade do investimento. Já no terceiro cenário, os resultados mostraram que o sistema convencional poderia ser completamente substituído pelo sistema composto apenas pelas fontes renováveis. Também foi possível observar que a otimização multiobjetivo gerou um custo computacional 93,3% menor utilizando o algoritmo NSGA-II comparado com o algoritmo de força bruta.
Palavras-chave: Mangas, TRNSYS, Termossolar, Fotovoltaica, Otimização multiobjetivo.
O Programa
