ROTEIRO AULA PRÁTICA – GERAÇÃO E DISTRIBUIÇÃO DE VAPOR

ROTEIRO DE AULA PRÁTICA

Disciplina: Geração e Distribuição de Vapor

UNIDADE 1 – Introdução à Geração de Potência

Aula: A2 – Ciclo Rankine

Objetivos da Aula Prática

• Compreender o mecanismo reacional da queima de um combustível;

• Determinar teoricamente o poder calorífico com base na composição de um combustível (biodiesel);

• Entender como a composição de um material afeta o poder calorífico da combustão.

Solução Digital

• Software: MS Excel

• Permite elaborar planilhas eletrônicas para digitar a composição do combustível e calcular propriedades como o calor de combustão.

Procedimentos Práticos e Aplicações

Atividade nº 1 – Determinação teórica do poder calorífico de um biodiesel hipotético

1. Abrir uma planilha em branco e formatar células conforme figura de referência.

2. Preencher a tabela com:

   • Nomes dos ácidos graxos presentes;

   • Massa molar de cada ácido graxo;

   • Número de ligações (C-C, C=O, C-O, etc.);

   • Composição de cada ácido graxo;

   • Calor de formação.

3. Balanço estequiométrico da combustão completa de cada ácido graxo.

4. Calcular a massa molar média do biodiesel usando a fórmula:

   = ((E5*F5)+(E6*F6)+...+(E12*F12))/SUM(F5:F12)


5. Preencher a coluna de composição para obter a massa molar média (266,78 g/mol).

6. Determinar o calor de formação de cada componente.

7. Inserir energias de ligação e calor de formação para calcular o poder calorífico de cada componente.

8. Calcular o poder calorífico do biodiesel à 25°C e a 600°C.

Avaliação dos Resultados

Responder:
a) Por que o poder calorífico apresenta sinal negativo?
b) Poder calorífico à T ambiente, 800°C e 1200°C.
c) Transformar kJ/mol em kJ/kg usando a massa molar média.
d) Energia máxima se o biodiesel fosse 100% de um ácido graxo.
e) Comparar com combustíveis sólido e gasoso.
f) Comparar com dados da literatura (bagaço de cana seco/úmido, carvão mineral).

Checklist

• Verificar separador decimal no Excel;

• Conferir número de ligações (C-H, C-O, etc.);

• Conferir coeficientes estequiométricos;

• Verificar soma da composição = 100%;

• Confirmar sinais de calor de formação.

Resultados de Aprendizagem

• Compreender o mecanismo de queima de combustível;

• Entender como a composição afeta o poder calorífico;

• Documentar todas as etapas do experimento para estudo.

UNIDADE 3 – Geração de Vapor: Equipamentos

Aula: A2 – Caldeiras Flamotubulares

Objetivos da Aula Prática

• Elaborar um roteiro de operação para casa de caldeira;

• Compreender a importância de um relatório de operação de caldeira.

Solução Digital

• Software: MS Excel

• Para elaborar planilhas de controle e registro da operação da caldeira.

Procedimentos Práticos e Aplicações

Atividade nº 1 – Elaboração de relatório de operação

1. Criar relatório em caderno físico e digital (Excel);

2. Registrar:

   • Data, operador, turno, serviços executados, período, status da atividade, ocorrências;

3. Supervisor deve consultar semanalmente.

4. Passos no Excel:

   • Cabeçalho: equipamentos e data de inspeção;

   • Serviços, período e status da atividade;

   • Condições de funcionamento;

   • Observações e responsáveis (assinaturas).

Avaliação dos Resultados

• Entregar a folha de operação preenchida.

Checklist

• Todos os campos inseridos;

• Todos os serviços descritos.

Resultados de Aprendizagem

• Compreender a importância do relatório de operação;

• Registrar todas as etapas da prática para documentação e estudo.

UNIDADE 4 – Equipamentos, Dispositivos de Controle e Segurança, Distribuição de Vapor

Aula: A2 – Dispositivos de Controle e Segurança

Objetivos da Aula Prática

• Desenvolver um controlador PID do nível de água em um tanque;

• Compreender os aspectos do controle de propriedades.

Solução Digital

• Software: Scilab (Xcos)

• Ambiente de computação científica para simulação numérica e controle.

Procedimentos Práticos e Aplicações

Atividade nº 1 – Controle do nível de água em tanque

1. Abrir Scilab e iniciar Xcos;

2. Criar elementos de simulação:

   • STEP_FUNCTION para variação degrau;

   • Função de transferência (CLR) para simular entrada/saída de água;

   • CMSCOPE e CLOCK para monitoramento;

3. Conectar elementos e simular nível de água;

4. Introduzir controlador PID e ponto de soma (SUMMATION) para feedback;

5. Ajustar parâmetros P, I e D para estabilização do nível de água;

6. Visualizar comportamento do sistema e analisar gráficos.

Avaliação dos Resultados

Responder:
a) Comportamento do nível se o valor pretendido for 2 m;
b) Alterações no nível se a função de transferência mudar;
c) Comportamento do nível usando demanda senoidal (GENSIN_f).

Checklist

• Iniciar Scilab e Xcos;

• Criar diagramas conforme atividade;

• Salvar projetos em arquivos distintos;

• Comparar resultados com experimentos simulados.

Resultados de Aprendizagem

• Aplicar conhecimentos de instrumentação e controle;

• Desenvolver e ajustar controlador PID;

• Documentar todas as etapas do experimento para estudo.