1.2. KAMUYU BİLGİLENDİRME
1.2.4. Kamuyu Bilgilendirmede Kullanılan Araçlar
Para um sistema operando em regime permanente pode existir um número de fluxos de matérias entrando e saindo, como também interações de calor e trabalho com o ambiente. Associadas com estas transferências de matéria e energia estão as transferências de exergias para dentro ou para fora do sistema e as destruições de exergias causadas pelas irreversibilidades dentro do sistema.
Visto que a exergia mede o valor termodinâmico real de tais efeitos e os custos devem somente ser atribuídos aos valores dos produtos, é significativo usar a exergia como uma base para atribuir custos em sistemas térmicos.
A análise do custo exergético baseia-se na contabilidade da destruição de exergia que experimentam os fluxos na sua passagem através dos diferentes equipamentos do sistema. O grau de destruição de exergia estará associado à concepção de cada equipamento, com a manutenção e forma de operação do mesmo, tendo como resultado o custo exergético de produção de cada um dos fluxos.
A Teoria do Custo Exergético contabiliza as eficiências e perdas exergéticas em cada um dos volumes de controle do sistema (equipamento, conjunto de equipamentos, ou junções e bifurcações), tendo como resultado o custo exergético de produção de cada um dos fluxos (portadores de energia). Outro aspecto deste
método é que a medida do custo de um fluxo do sistema está representada pela exergia contida nele.
Como resultado da aplicação do método, tem-se:
x Identificação dos equipamentos do sistema onde existem as maiores irreversibilidades termodinâmicas, ou seja, os equipamentos mais ineficientes da planta;
x Obtenção da função global de custo da planta, considerando que o custo exergético monetário é proporcional ao conteúdo exergético do portador de energia e adicionando os custos de capital e operação de cada equipamento. Nessa função são identificados cada um dos portadores de energia internos e externos à planta (insumos e produtos);
x Definição de quais equipamentos necessitam de manutenção com maior freqüência (maior incidência nos custos), além de auxílio na escolha entre alternativas tecnológicas para otimização do funcionamento da planta.
Em uma análise do custo exergético, um custo é associado com cada fluxo de exergia. Assim, para fluxos de matéria entrando e saindo com taxas associadas de transferência de exergia ( e
.
B e s .
B ), potência (W ) e taxa de transferência de exergia . associada com a transferência de calor ( Q
. B ), tem-se: ) b m ( c B c Ce ee e e e (4.1) ) b m ( c B c Cs ss s s s (4.2) W c CW W (4.3) Q Q Q c B C (4.4)
sendo que c , e c , s cW e c denotam os custos monetários médios por unidade de Q exergia.
A análise de custo exergético envolve os balanços de custos usualmente formulados para cada componente separadamente. Um balanço de custo aplicado para o k-ésimo componente do sistema mostra que a soma das taxas de custos
associadas com todos os fluxos de exergia de saída é igual à soma das taxas de custos de todos os fluxos de exergia de entrada mais o preço apropriado devido ao
investimento de capital ( .CI k
Z ) e despesas de operação e manutenção ( OM. k
Z ). A soma
dos dois últimos termos é denotada por K .
Z . Conseqüentemente, para um componente que recebe uma transferência de calor e gera potência, resulta a seguinte equação: k e e,k k , Q k , W s s,k Z C C C C
¦
¦
(4.5)Esta equação indica simplesmente que o custo total dos fluxos de saída de exergia é igual à despesa total para obtê-los: o custo dos fluxos de exergia que entram mais o capital e outros custos. Nota-se que, quando um componente recebe potência (como um compressor ou uma bomba), o termo W,K
.
C muda com seu sinal positivo para o lado direito desta expressão. Caso exista uma transferência de calor do componente, o termo Q,K
.
C aparece com sinal positivo no lado esquerdo da expressão. Geralmente, os balanços de custos são escritos de forma que todos os termos são positivos.
Introduzindo-se as expressões de taxa de custo, Equações (4.1) a (4.4), na Equação (4.5), obtém-se:
k e e e k k , Q k , Q k k , W s s s k Z B c B c W c B c
¦
¦
(4.6) As taxas de exergia ( s . B , Q . B e e .B ) saindo e entrando no k-ésimo componente, bem como a potência (W ), são calculadas em uma análise exergética. . O termo K
.
Z é obtido, primeiramente, calculando o investimento de capital associado com o k-ésimo componente e, então, computando os valores particionados destes custos por unidade de tempo de operação do sistema.
As variáveis da Equação (4.6) são os custos particionados por unidade de exergia para os fluxos de exergia associados com o k-ésimo componente (c , e,k c , s,k
k , W
unidade de exergia são conhecidos para todos os fluxos de entrada. Estes custos são conhecidos dos componentes que eles saem ou, se uma corrente incorporar o sistema total com todos os componentes considerados, do custo de compra desta corrente. Conseqüentemente, as variáveis desconhecidas a serem calculadas pelo balanço de custos para o k-ésimo componente são os custos por unidade de exergia das correntes de material que saem (c ) e, se a potência ou calor útil são gerados s,k naquele componente, o custo por unidade de exergia associado como a transferência de potência (cW,k) ou calor (cQ,k).
Lozano e Valero (1993) enumeraram um conjunto de regras (postulados) de modo a gerar um sistema de equações utilizado para a determinação dos custos dos fluxos de um sistema. Através da definição física do sistema (divisão em componentes ou unidades) e da relação dos fluxos energéticos e materiais entres estes e o ambiente, descrevem-se os postulados que definem a Teoria do Custo Exergético (CERQUEIRA, 1999):
x Os custos exergéticos e/ou monetários são quantidades conservativas, como conseqüência de suas definições, portanto, pode ser escrita uma equação de balanço de custos para cada unidade do sistema;
x Na ausência de informações externas, o custo exergético de um insumo externo ao sistema será o custo exergético igual ao da exergia e o seu custo monetário será igual ao seu custo de aquisição;
x Todos os custos gerados no processo devem ser incluídos no custo final dos produtos.
Seguindo as proposições acima, é possível escrever tantas equações quanto forem os fluxos supridos ao sistema e as perdas. Se o número de variáveis não for igual ao número de equações, devem-se considerar mais dois postulados:
x Se uma parcela, ou todo o insumo, de uma unidade é a variação da exergia de um fluxo que a atravessa, então o custo exergético unitário do fluxo é constante através do equipamento ou unidade;
x Se o produto de um equipamento ou unidade é composto por mais de um fluxo, então são iguais os custos exergéticos unitários desses fluxos entre si.