Energia Térmica e Eficiência Energética

Ocorrência: 2015/2016 - 1S

Ciclos de Estudo/Cursos

A ficha foi alterada no dia 2015-09-21.

Campos alterados: Fórmula de cálculo da classificação final, Componentes de Avaliação e Ocupação, Melhoria de classificação

Língua de trabalho

Objetivos

Obter noções gerais de térmica aplicada. Obter conhecimentos que permitam analisar processos de produção de energia térmica.

Resultados de aprendizagem e competências

Obtenção de conhecimentos básicos sobre auditorias de energia, sobre a qualidade da energia e sistemas de cogeração.

Obtenção de conhecimentos básicos sobre sobre processos de obtenção de energia térmica a partir de combustíveis fósseis.

Obtenção de conhecimentos básicos que permitam optimização energética de um processo com várias trocas de calor.

Modo de trabalho

Pré-requisitos (conhecimentos prévios) e co-requisitos (conhecimentos simultâneos)

Termodinâmica, Balanços Materiais e Energéticos, Fenómenos de Transferência de Massa e Calor

Programa

MÓDULO I

Introdução à disciplina. Introdução à Gestão de Energia Térmica. O que é uma auditoria de energia. A macro auditoria e a micro auditoria. A micro-auditoria ou auditoria propriamente dita. Modo de proceder.

 A quantificação e qualificação das energias envolvidas. A energia primária equivalente.

Legislação de 1982 e nova legislação de 2008.

Fatores de conversão. Tabelas e formulas. Fatores de Emissão. Intensidade Carbónica. Intensidade Energética. Consumo Específico de Energia. Metas a atingir na antiga e na nova legislação para os diversos parâmetros caracterizadores do desempenho energético e ambiental das empresas.

Princípios gerais da contabilidade energética. Custos de uma operação. Custos operatórios. Custo em capital imobilizado. Custo integral unitário.

Escalas de valores. Escalas monetárias. Escalas materiais. Conteúdos energéticos.Conteúdo energético operativo. Conteúdo energético líquido. Conteúdo energético bruto.Escalas de energia.Tempo de equivalência de um conversor energético.Comparação entre as contabilidades energética e monetária.Valor acrescentado de uma unidade de energia.

Cogeração. Vantagens e desvantagens.Tipos de instalações de cogeração.A termodinâmica das instalações de cogeração.Rendimento elétrico. Rendimento elétrico artificial. Rendimento elétrico equivalente.Fator de utilização de energia. Fator de utilização de energia ponderado.Indice de economia de energia. Razão de demanda de energia primária.

Avaliação do impacto ambiental da cogeração.Condições para a existência de cogerações amigáveis para o ambiente.

Análise económica de sistemas de cogeração.Valorização em base energética e exergética.Princípios gerais da distribuição de custos. Caso de uma cogeração com turbina a vapor. Métodos para o desenvolvimento de equações extra ou de redução do número de varáveis.

Métodos expeditos para a definição dos custos. Definição do preço da electricidade. Definição do preço do calor útil. Condição limite para a viabilidade de uma instalação de cogeração.

Trigeração.A cogeração frio-eletricidade.A trigeração simultânea.Condições para que a cogeração frio-eletricidade seja amigável para o ambiente.

Módulo II 
 
 -  Introdução - Combustão lenta e combustão viva. Início da combustão. Chamas de pré-mistura e de difusão. Deflagração e detonação. Combustíveis gasosos, líquidos e sólidos. Conservação de massa. Equação química. Combustão de hidrocarbonetos. Produtos da combustão. Fumos húmidos e secos. Combustão oxidante completa. Combustão redutora. Combustão incompleta (mistura rica e mistura pobre)

- Termodinâmica da combustão - 1ª lei da termodinâmica aplicada à combustão. Entalpia de formação e energia interna de formação. Poderes caloríficos. Fórmulas aproximadas para o cálculo do poder calorífico dos combustíveis. Temperatura adiabática de chama. Dissociação. Constante de equilíbrio ou constante de dissociação. Combustão reversível. A constante de dissociação e a função de Gibbs. 

- Química da combustão - Taxa da reacção. Molecularidade e ordem de uma reacção. Equação da taxa da reacção. Efeito da pressão na taxa da reacção. Taxa da reacção para uma combustão isotérmica. Efeito da temperatura na taxa de reacções simples. Relação entre a energia de activação e a entalpia de combustão.

- Combustão controlada cineticamente e combustão controlada difusionalmente.

MÓDULO III

- Projecto de uma instalação de cogeração- um caso de estudo

- Integração energética em processos químicos

Bibliografia Obrigatória

Bibliografia Complementar

Métodos de ensino e atividades de aprendizagem

Aulas teórico-práticas

Tipo de avaliação

Componentes de Avaliação

Componentes de Ocupação

Fórmula de cálculo da classificação final

Módulo I- Exame final (35%)

Módulo II - trabalho individual (15%)

Módulo III - Apresentação oral e entrega de relatório de projeto (50%).

Avaliação especial (TE, DA, ...)

Exame com toda a matéria (Modulos I, II e III)

Melhoria de classificação

Exame de recurso (Módulos I). Módulo II e Módulo III tem possibilidade de melhoria de classificação através de nova versão do relatório de projeto.