Análise exergética de um ciclo Rankine Orgânico operando com a biomassa da casca do coco

Autores

DOI:

https://doi.org/10.51361/

Palavras-chave:

Biomassa, Coco, Termodinâmica, Análise

Resumo

Introdução. A biomassa é um recurso que pode ser utilizado para gerar energia por meio da queima. No presente trabalho é apresentada a casca do coco verde como fonte alternativa de biomassa para aplicação em um ciclo Rankine Convencional acoplado a um ciclo Rankine Orgânico. O coco verde possui uma área de colheita em território brasileiro de aproximadamente 190.000 hectares e uma produção de mais ou menos 1,8 bilhões de frutos por ano e um baixo índice de reaproveitamento da casca. Objetivo. Dessa forma, a pesquisa visa estudar a aplicação do bagaço da casca do coco verde para gerar energia a uma planta de cogeração. Metodologia. As análises foram realizadas utilizando a capacidade energética da casca do coco encontrada na literatura e três fluidos de trabalho foram aplicados ao ciclo Rankine Orgânico, sendo eles o R245fa, R134a e o R123. A comparação do ciclo com os três fluidos foi realizada no intuito de verificar qual fornece melhor eficiência exergética para as condições de operação propostas. O software utilizado para o estudo foi o MATLAB e o Engineering Equation Solver (EES). Resultados e discussão. Ao examinar os resultados, constatou-se que o bagaço da casca do coco, com um Poder Calorífico Inferior (PCI) de 17.000 kJ/kg, apresenta bom aproveitamento energético, podendo ser utilizado para alimentar um ciclo Rankine. Considerações finais. Diante disso, o fluido R134a apresentou o melhor desempenho para a planta proposta, com eficiências energética e exergética de 33,15% e 43%, respectivamente. Já os fluidos R123 e R245fa obtiveram eficiências exergéticas de 34,65% e 35,85%, respectivamente.

Downloads

Os dados de download ainda não estão disponíveis.

Referências

ABREU, 2020. Ciclo Rankine, cogeração e análise exergética. Exercícios Resolvidos de Exatas. Carlos Abreu. 2020. Disponível em: https://www.youtube.com/watch?v=tmlF5L23RUM. Acesso em: 07 mar. 2024.

AGUIRRE, C. R. G.; FILHO, P. R. A. M. Análise prévia e estudo de caso do beneficiamento da casca de coco verde para fins energéticos. 2017. 49 f. Monografia (Graduação em Engenharia Mecânica) – Instituto Federal do Espírito Santo. São Mateus, Espírito Santo, 2017. Disponível em: https://repositorio.ifes.edu.br/handle/123456789/951. Acesso em: 07 mar. 2024.

BRAZ, H. C. Análise termoeconômica em um sistema de cogeração de uma usina sucroenergética norte capixaba. 2022. 56 f. Monografia (Graduação em Engenharia Mecânica) – Instituto Federal do Espírito Santo, Campus São Mateus. São Mateus, Espírito Santo, 2022. Disponível em: https://repositorio.ifes.edu.br/handle/123456789/2906. Acesso em: 07 mar. 2024.

CAVALCANTE, L. V. A dinâmica espacial da produção cearense de coco. GeoTextos, v. 13, n. 1, p. 123-148. 2017. Doi: 10.9771/1984-5537geo.v13i1.21403. Disponível em: https://periodicos.ufba.br/index.php/geotextos/article/view/21403. Acesso em: 10 mar. 2024.

CAVALCANTI, I. L. R.; MOURA, I. A. A.; CRUZ, A. D.; SILVA, M. C. D.; LOPES, R. M. B. P. Caracterização química do resíduo da biomassa da algaroba para fins de estudos energéticos. Brazilian Journal of Development, v. 6, n. 1, p. 872-881, 2020. Doi: 10.34117/bjdv6n1-061. Disponível em: https://ojs.brazilianjournals.com.br/ojs/index.php/BRJD/article/view/5923/5307.Acesso em: 10 mar. 2024.

CESAR, F. S. Análise termoeconômica para duas propostas de centrais de cogeração cafeeira, utilizando a casca de café como fonte de energia. 2021. 79 f. Monografia (Graduação em Engenharia Mecânica) - Instituto Federal do Espírito Santo, Campus São Mateus, São Mateus, Espírito Santo, 2021.Disponível em: https://repositorio.ifes.edu.br/bitstream/handle/123456789/2322/TCC%20Final _Frederico_com%20Ficha%20Catalogr%C3%A1fica.pdf?sequence=1&isAllowed=y. Acesso em: 10 mar. 2024.

ÇENGEL, Y. A.; BOLES, M. A. Termodinâmica. 7 ed. 2013, 556–590. Porto Alegre: AMGH, 2013.

EMBRAPA. Empresa Brasileira de Pesquisa Agropecuária. Produção de coco no Brasil. Brasília, DF: Embrapa, 2022. Disponível em https://www.embrapa.br/. Acessado em: 08 mar. 2024.

ELECTRIZ. Ciclo Rankine Orgânico. 2024. Disponível em: https://electriz.com.mx/ciclo-organico-de-rankine/. Acesso em: 9 de jun. 2025.

FARIA, P. R. Uma avaliação das Metodologias de Desagregação da Exergia Física para Modelagem Termoeconômica de Sistemas. 2014. 157 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Mecânica) – Universidade Federal do Espírito Santo, Vitória, ES, 2014. Disponível em: http://repositorio.ufes.br/handle/10/1129. Acesso em: 9 de jun. 2025.

GITEL, M. Reaproveitamento do coco verde vira negócio na Bahia. 2018. Disponível em: https://www.correio24horas.com.br/sustentabilidade/reaproveitamento-do-coco-verde-vira-negocio-na-bahia--0418. Acesso em: 12 nov. 2024.

LIMA, L. Configuração de um Ciclo Rankine Orgânico a partir da Biomassa do Açaí na Geração de Energia Elétrica. 2023. 116 f. Trabalho de Conclusão de Curso (Bacharelado em Engenharia Mecânica) - Universidade Federal do Amazonas, Manaus, AM, 2023. Disponível em: http://riu.ufam.edu.br/handle/prefix/6880. Acesso em: 10 de mar. 2024.

PINTO, R. G. D. Aplicação de ciclos Rankine Orgânicos para geração de eletricidade a partir de calor de processo industrial no Brasil. 2018. 354 p. Tese (Doutorado em Planejamento Energético) — Universidade Federal do Rio de Janeiro, Rio de Janeiro, RJ, 2018. Disponível em: http://hdl.handle.net/11422/12267. Acesso em: 05 mar. 2024.

POSSAMAI, J. G. Análise energética e exergética de uma termelétrica operando em ciclo regenerativo com biomassa de casca de arroz. 2023. 37 f. Monografia (Graduação em Engenharia Mecânica) – Universidade Federal de Santa Maria. Santa Maria, RS, 2023. Disponível em: https://repositorio.ufsm.br/handle/1/29904?show=full. Acesso em: 10 de mar. 2024.

QUOILIN, S.; BROEK, M. V. D.; DECLAYE, S.; DEWALLEF, P.; LEMORT, V. Techno-economic survey of organic rankine cycle (ORC) systems. Renewable and Sustainable Energy Reviews, v. 22, p. 168-186, 2013. Doi: 10.1016/j.rser.2013.01.028. Disponível em: https://www.sciencedirect.com/science/ article/pii/S1364032113000592?via%3Dihub . Acesso em: 7 de mar. 2024.

SEMEAR. Brasil é o 10° país que mais desperdiça alimentos no mundo. 2023. Disponível em: https://semearfoodsafetyculture.com.br/#:~:text=J%C3%A1%20no%20consumo%2C%20os%20alimentos,dia%20a%20dia%20das%20fam%C3%ADlias. Acesso em: 12 nov. 2024.

SIMONE, M. C. Coco: produção e mercado. Fortaleza: Banco do Nordeste do Brasil, 2021. (Caderno Setorial Etene, n. 206). Disponível em: https://www.bnb.gov.br/s482-dspace/handle/123456789/1043. Acesso em: 10 de nov. 2024.

TCHANCHE, B. F.; PAPADAKIS, G.; LAMBRINOS, G.; FRANGOUDAKIS, A. Fluid selection for a low-temperature solar organic Rankine cycle. Applied Thermal Engineering, v. 29, n. 11-12, p. 2468-2476, 2009. Doi: 10.1016/j.applthermaleng.2008.12.025. Disponível em: https://www.sciencedirect.com/ science/article/abs/pii/S1359431108004900?via%3Dihub. Acesso em: 10 de nov. 2024.

TEIXEIRA, H. A. O. Avaliação de sistemas ORC (Organic Rankine Cycle) para aproveitamento de calor dos gases de escape de um automóvel. 2014. Dissertação (Mestrado em Engenharia Mecânica) – Universidade do Minho, Escola de Engenharia, Guimarães, Portugal, 2014. Disponível em: https://hdl.handle.net/1822/41872. Acesso em: 10 de nov. 2024.

VÉLEZ, F.; SEGOVIA, J. J.; MARTÍN, M. C.; ANTOLÍN, G.; CHEJNE, F.; QUIJANO, A. A technical, economic and market review of organic Rankine cycles for the conversion of low-grade heat for power generation. Renewable and Sustainable Energy Reviews, v. 16, n. 6, p. 4175-4189, 2012. Doi: 10.1016/j.rser.2012.03.022. Disponível em: https://www.sciencedirect.com/science/article/ abs/pii/S1364032112002055?via%3Dihub. Acesso em: 9 set. 2024.

Downloads

Publicado

14-11-2025

Como Citar

Análise exergética de um ciclo Rankine Orgânico operando com a biomassa da casca do coco. Somma: Revista Científica do Instituto Federal do Piauí, Teresina, v. 11, p. 1–14 (e171125), 2025. DOI: 10.51361/. Disponível em: https://revistas.ifpi.edu.br/index.php/somma/article/view/436. Acesso em: 7 ago. 2026.

Artigos Semelhantes

1-10 de 58

Você também pode iniciar uma pesquisa avançada por similaridade para este artigo.