Uma indústria utiliza uma caldeira em seu processo para fornecervapor para aquecimento em algumas etapas. Atualmente a empresa
consome óleo BPF (Baixo Ponto de Fulgor) classe B1 como
combustível. A caldeira produz 2,5 toneladas/h de vapor saturado a
120ºC utilizando água aquecida do retorno do condensado a 60ºC.
Preocupada com as questões ambientais e em busca de nova
oportunidade, a empresa tem um projeto de substituição da caldeira
atual por uma caldeira capaz de queimar biomassa, como cavacos
de madeira, mais sustentável, com praticamente balanço “zero” em
emissão de gases do efeito estufa.
Aproveitando a oportunidade, a empresa deseja instalar
turbogeradores para produzir a própria energia elétrica, ao menos
suficiente para suprir sua demanda mensal que tem sido em torno de
357MWh, dos quais 80% referem-se ao horário fora de ponta e 20%
ao horário de ponta. O vapor utilizado será superaquecido a 280ºC
e 15bar de pressão. Atualmente a empresa paga R$2,75/L de óleo
BPF consumido na caldeira que apresenta rendimento de queima de
85% com um PCI de 9.550kcal/kg. A massa específica do óleo BPF
classe B1 é de 0,967kg/L. Uma pesquisa com fornecedores levantou
que, o valor pago em média para cavaco de madeira é de
R$150,00/tonelada e que um cavaco com 20% de umidade fornece
3.700kcal/kg de PCI com rendimento na caldeira de 70%.
Estima-se que a aquisição da nova caldeira junto aos
turbogeradores fique em R$2.500.000,00, mantendo-se a caldeira
atual em stand-by, caso haja alguma eventualidade com a caldeira
nova, o equipamento já instalado pode suprir a demanda de vapor
saturado.
Para auxiliar nos cálculos, o gerente da fábrica te contratou como
Engenheiro do Projeto e para avaliar o problema você deve:
a) Calcular a quantidade de energia fornecida pelo combustível
atual (óleo BPF) para a geração de vapor saturado a 120ºC a partir
de água a 60ºC. Determinar a quantidade de energia elétrica
esperada se esta massa de vapor for utilizada para gerar vapor
superaquecido a 280ºC e 15bar e o vapor na saída for saturado a
120ºC e 1,985bar. Se a quantidade de energia for insuficiente,
calcule a massa de vapor que forneceria a energia necessária para
atender à demanda atual de energia elétrica.
b) Calcule os gastos mensal atual com combustível e energia elétrica
se a empresa paga uma tarifa de R$1,29/kWh no horário de ponta e
R$0,34/kWh em horário fora de ponta.
c) Calcule os gastos mensais com a nova caldeira, admitindo a
geração de vapor para suprir toda a demanda de energia elétrica.

Se o novo sistema de geração de vapor/energia elétrica
apresentar um custo de manutenção mensal de R$35.000,00, sendo
20% deste valor no primeiro mês de operação, 40% no segundo mês,
60% no terceiro e quarto meses, 80% no quinto mês e 100% do valor
a partir do sexto mês de operação, avalie a viabilidade econômica
do projeto, calculando o tempo de retorno em meses, TIR, utilizando
uma TMA de 3,5% a. m. e o VPL do projeto. Elabore um fluxo de caixa
para representar o investimento, considerando a economia gerada
como saldo positivo e o custo de manutenção como um custo fixo
mensal. Avalie o problema para um intervalo de 12 meses. Utilize o
Excel para elaborar uma tabela de fluxo de caixa, uma tabela para o
cálculo da taxa interna de retorno TIR e outra para o VPL.
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