Otimização do processo de segundo aquecimento do caldo de cana em aquecedores tubulares de uma usina açucareira para organização de um cronograma de limpeza
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Data de Publicação: | 2022 |
Tipo de documento: | Trabalho de conclusão de curso |
Idioma: | por |
Título da fonte: | Repositório Institucional da UFSCAR |
Texto Completo: | https://repositorio.ufscar.br/handle/ufscar/16504 |
Resumo: | In the sugar-energy sector, the efficiency of industrial operations is one of the most relevant factors, because it is from this that the entire transformation process is impacted. The manufacture of crystal sugar involves several heat exchanges processes, and after the cane is milled, the sugarcane juice goes through the first heating process, aiming to reach 60 ºC to enter the sulfitation stage. Subsequently, the second heating process takes place, aiming to reach a temperature of 105 °C in the broth to be taken to decantation. The equipment used is tubular heaters and tube damage is the main problem, either by irreversible incrustation or corrosion, and for this reason, with a certain frequency the tubular heaters are stopped for cleaning, but the industrial process doesn’t stop, which naturally impacts the heating system as a whole, because when the stop is made, the heat exchange area available for the operation is reduced. Thus, the study aimed to evaluate the relationship between the sugarcane juice final temperature and the heat exchange area available in the second heater, in order to establish a qualitative model of the system behavior, to structure a cleaning schedule of 13 tubular heaters of a sugar mill located in a city in the state of São Paulo. The methodology applied in the development of the work shortened four stages: hypothesis of result, elaboration of the model, validation of data, definition of the best work system. It was based on a theoretical hypothesis of the expected linear effect. It was evidenced that the model didn’t represent the real values, exhibiting second order polynomial behavior. The analysis and treatment of data by arithmetic means served as the basis for establishing a real system behavior model. The validation ensured that it can be used for decision-making in an industrial process, as it presented reliability 98.65%. Thus, a schedule of cleaning of tubular heaters was structured, obtained by the best combinations of stops of heaters, based on the double sets of stationary equipment that reflects in similar conditions of response in the temperature of the sugarcane juice. |
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The manufacture of crystal sugar involves several heat exchanges processes, and after the cane is milled, the sugarcane juice goes through the first heating process, aiming to reach 60 ºC to enter the sulfitation stage. Subsequently, the second heating process takes place, aiming to reach a temperature of 105 °C in the broth to be taken to decantation. The equipment used is tubular heaters and tube damage is the main problem, either by irreversible incrustation or corrosion, and for this reason, with a certain frequency the tubular heaters are stopped for cleaning, but the industrial process doesn’t stop, which naturally impacts the heating system as a whole, because when the stop is made, the heat exchange area available for the operation is reduced. Thus, the study aimed to evaluate the relationship between the sugarcane juice final temperature and the heat exchange area available in the second heater, in order to establish a qualitative model of the system behavior, to structure a cleaning schedule of 13 tubular heaters of a sugar mill located in a city in the state of São Paulo. The methodology applied in the development of the work shortened four stages: hypothesis of result, elaboration of the model, validation of data, definition of the best work system. It was based on a theoretical hypothesis of the expected linear effect. It was evidenced that the model didn’t represent the real values, exhibiting second order polynomial behavior. The analysis and treatment of data by arithmetic means served as the basis for establishing a real system behavior model. The validation ensured that it can be used for decision-making in an industrial process, as it presented reliability 98.65%. Thus, a schedule of cleaning of tubular heaters was structured, obtained by the best combinations of stops of heaters, based on the double sets of stationary equipment that reflects in similar conditions of response in the temperature of the sugarcane juice.No setor sucroenergético, a eficiência das operações industriais é um dos fatores de maior relevância, pois é partir dela que toda a cadeia de transformação é impactada. A fabricação de açúcar cristal envolve diversos processos de trocas térmicas, sendo que após a moagem da cana, o caldo passa pelo processo de primeiro aquecimento, visando atingir 60 ºC para entrar na etapa de sulfitação. Posteriormente, ocorre o processo de segundo aquecimento, visando atingir a temperatura de 105 °C no caldo para ser conduzido à decantação. Os equipamentos empregados são aquecedores tubulares e a danificação de tubos é o principal problema, seja por incrustação irreversível ou corrosão, e por isso, com determinada frequência ocorre a parada dos aquecedores para limpeza, porém o processo industrial não cessa, o que naturalmente gera impactos no sistema de aquecimento como um todo, pois ao realizar a parada, reduz-se a área de troca térmica disponível para a operação. Sendo assim, o objetivo deste trabalho foi avaliar a relação entre a temperatura final do caldo de cana e a área de troca térmica disponível no segundo aquecimento, visando estabelecer um modelo qualitativo do comportamento do sistema, para estruturar um cronograma de limpeza de 13 aquecedores de uma usina açucareira localizada no interior do estado de São Paulo. A metodologia aplicada no desenvolvimento do trabalho compreendeu quatro etapas: hipótese de resultado, elaboração do modelo, validação dos dados e definição do melhor sistema de trabalho. Partiu-se de uma hipótese teórica do efeito esperado como sendo linear. Evidenciou-se que o modelo não representava os valores reais, exibindo comportamento polinomial de segunda ordem. A análise e o tratamento dos dados por médias aritméticas serviu como base para estabelecer um modelo de comportamento real do sistema. A validação assegurou que ele é passível de ser empregado para tomada de decisão em um processo industrial, pois apresentou confiabilidade de 98,65%. Assim, foi estruturado um cronograma de limpeza dos equipamentos obtido pelas melhores combinações de paradas de aquecedores, baseado nos conjuntos duplos de equipamentos parados que reflete em condições similares de resposta na temperatura do caldo.Não recebi financiamentoporUniversidade Federal de São CarlosCâmpus Lagoa do SinoEngenharia de Alimentos - EAl-LSUFSCarAttribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazilhttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/info:eu-repo/semantics/openAccessEficiênciaAquecedoresLimpezaTemperaturaTrocador de calor tubularAnálise de eficiênciaÁrea de troca térmicaCIENCIAS AGRARIAS::CIENCIA E TECNOLOGIA DE ALIMENTOS::ENGENHARIA DE ALIMENTOS::INSTALACOES INDUSTRIAIS DE PRODUCAO DE ALIMENTOSOtimização do processo de segundo aquecimento do caldo de cana em aquecedores tubulares de uma usina açucareira para organização de um cronograma de limpezaOptimization of the second process of heating the cane broth in tube heat exchangers to prepare a plant cleaning scheduleinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/bachelorThesis60057d33362-f238-4981-865b-6aa262c1e63freponame:Repositório Institucional da UFSCARinstname:Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR)instacron:UFSCARORIGINALTCC Eiarley versão final.pdfTCC Eiarley versão final.pdftcc eiarleyapplication/pdf4318699https://repositorio.ufscar.br/bitstream/ufscar/16504/1/TCC%20Eiarley%20vers%c3%a3o%20final.pdf298e40ad23edad555dccd83b9330bbd1MD51CC-LICENSElicense_rdflicense_rdfapplication/rdf+xml; charset=utf-8811https://repositorio.ufscar.br/bitstream/ufscar/16504/2/license_rdfe39d27027a6cc9cb039ad269a5db8e34MD52TEXTTCC Eiarley versão final.pdf.txtTCC Eiarley versão final.pdf.txtExtracted texttext/plain114997https://repositorio.ufscar.br/bitstream/ufscar/16504/3/TCC%20Eiarley%20vers%c3%a3o%20final.pdf.txta4ac11665c95308b49560ce4118d697cMD53THUMBNAILTCC Eiarley versão final.pdf.jpgTCC Eiarley versão final.pdf.jpgIM Thumbnailimage/jpeg6874https://repositorio.ufscar.br/bitstream/ufscar/16504/4/TCC%20Eiarley%20vers%c3%a3o%20final.pdf.jpg1599fd09ebcaf11b627750d01a128ea7MD54ufscar/165042023-09-18 18:32:22.22oai:repositorio.ufscar.br:ufscar/16504Repositório InstitucionalPUBhttps://repositorio.ufscar.br/oai/requestopendoar:43222023-09-18T18:32:22Repositório Institucional da UFSCAR - Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR)false |
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