Enunciado

Nome:_____________________________________
N.___________
GESTÃO ENERGIA
Departamento de Engenharia Mecânica
Ano Lectivo de 2013/2014 – 1º Exame
Prof. responsável: Tânia Sousa
16 DE JUNHO DE 2014
Duração: 2.5 horas
PROBLEMA 1 (10 valores)
Considere o seguinte processo de produção industrial com o produto final m8:
9
8
C
7
6
1
A
R
3
2
5
4
B
T
Este processo apresenta uma operação de tratamento de resíduos (operação T) e uma operação de
reciclagem (operação R). A operação B gera resíduos (fluxo m4). A operação C também gera resíduos
(fluxo m9) com S=2.5. Considere que f3=0.2 e que CE1= CE2=0.
a. Calcule todos os fluxos de massa em toneladas para m8=1 tonelada. Apresente os
cálculos e preencha o quadro seguinte:
m1
m2
m3
m4
m5
m6
m7
m8
m9
1
1
b. Escreva todas as expressões que lhe permitem calcular o consumo específico do
produto final 8.
c. Considerando que para m8=1 tonelada o consumo das operações é dado na seguinte
tabela calcule os consumos específicos (kgep/ton) das operações e preencha o quadro
respectivo. Considere que Fpunatural gas=0,086 kgep/kWh e Fpuelec=0,215 kgep/kWh.
Electricidade (kWh)
Gás natural (kWh)
A
1000
0
B
0
500
C
0
150
R
100
0
T
50
10
CEA
CEB
CE C
CE R
CE T
d. Calcule os consumos específicos dos fluxos (kgep/ton) e preencha o quadro seguinte:
CE1
0
CE2
0
CE 3
CE 4
CE 5
CE 6
CE 7
CE 8
CE 9
e. Esta fábrica terá que obedecer ao SGCIE se a produção total anual for de 10000
toneladas de m8? Se a resposta for positiva e se as reduções de consumo se derem só
na operação A qual a redução mínima em CEA para que esta fábrica obedeça às
imposições relativamente à intensidade energética?
f.
Quais os factores que controlam a intensidade energética industrial de um país.
Justifique.
PROBLEMA 2 (6 valores)
Em 2012 a energia eléctrica de Portugal tinha a seguinte partição (considere que a energia térmica é
proveniente cerca de 50% de centrais a carvão e os outros 50% de centrais de ciclo combinado de gás
natural):
a) Determine o consumo de energia final e primária (método conteúdo físico) anual para uma frota de
carros eléctricos constituída por 10 carros, 5 dos quais com um consumo anunciado de 14
kWh/100 km que fazem 5000 km/ano, outros 5 com um consumo de 21 kWh/100km que fazem
8000 km/ano em 2012. Assuma um valor razoável para as perdas na distribuição e eficiência das
centrais térmicas.
b) Estime o consumo de energia e emissão de CO2 em ciclo de vida para a electricidade utilizada nos
carros por km, indicando claramente as fases do ciclo de vida (WTT, TTW e WTW), em 2012.
Considere uma emissão média de 130 g/kWh na geração de electricidade.
c) Em 2050 (com um cenário de 100% renováveis – eólica, hídrica e fotovoltaica) quais os novos
valores da alínea a) considerando o método do conteúdo físico e o método de substituição parcial?
PROBLEMA 3 (4 valores)
Considere uma fábrica que consome eletricidade e gás natural. A eletricidade é utilizada da seguinte
forma: 20% para compressão de ar, 10% para iluminação, 40% para aquecimento e 30% para outros usos.
O gás natural é utilizado para fornos. Por ano, a fábrica consome 30 MWh de eletricidade e 45 GJ de gás
natural. Os donos da fábrica estão a pensar substituir o sistema de aquecimento, que tem uma eficiência
de 95%, por um sistema a gás natural com uma eficiência de 90%.
Dados: Fpunatural gas=0,086 kgoe/kWh, Fpuelec=0,215 kgoe/kWh, 1 kgoe = 41,87 MJ, Preçoelec = 0,1211
€/kWh, Preçonatural gas = 0,0651 €/kWh
a) Quantos € iriam poupar os donos da fábrica em cada ano com esta mudança?
b) Desenhe os diagramas de Sankey para o sistema de aquecimento no caso de ser elétrico e no
caso de ser a gás natural, quantificando as energias primárias, finais e úteis.