O processo de fabricação do suco de laranja concentrado envolv...

O processo de fabricação do suco de laranja concentrado envolve etapas que consomem vapor, são utilizados evaporadores tanto para concentrar o suco de 12,5 ºBrix a 66 ºBrix em média quanto para obter o D-limoneno purificado. O vapor utilizado nestas etapas de aquecimento será proveniente de uma caldeira instalada que terá também como função cogerar energia elétrica, reduzindo os custos de consumo de energia da concessionária local. A caldeira enviará Vapor Servido (VS) a 320 ºC de temperatura e 15 bar de pressão para as turbinas, das turbinas sairá vapor saturado (Vapor de Escape – VE) a uma pressão de 2,5 bar que será enviado para os evaporadores. O consumo de vapor VE para aquecimento está estimado em 90,6 toneladas/h (não são consideradas perdas de vapor na linha). Considere que os geradores de energia possuem 95% de rendimento, que a operação da fábrica ocorrerá 30 dias no mês ininterruptamente (720h), que o custo da energia elétrica é de R$0,55/kWh e que podem ser utilizados como combustível cavacos de madeira (PCI = 3.120 kcal/kg e rendimento de 70%) ou gás natural (PCI = 8.400kcal/m3 e rendimento de 92%). A água que alimentará a caldeira está a 60ºC e os custos estimados dos cavacos de madeira são de R$200,00/tonelada e do gás natural de R$1,3937/m3.

Com estes dados, calcule:

a) A quantidade de vapor superaquecido gerado na caldeira por hora.
b) A quantidade de combustíveis consumidos na caldeira por hora e mensalmente, bem como seus custos.
c) A quantidade de energia elétrica gerada e a economia obtida com a co-geração.

Dados:
Vapor superaquecido (320 ºC e 15 bar) ->hV = 3.081,9 kJ/kg
Vapor saturado (127,4 ºC) ->hV =2.181,5 kJ/kg
Água líquida (60 ºC) ->hL = 251,13 kJ/kg
1kcal = 4,186 kJ