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Tese de Doutorado
DOI
10.11606/T.3.2007.tde-08012008-151424
Documento
Autor
Nome completo
Lino José Cardoso Santos
E-mail
Unidade da USP
Área do Conhecimento
Data de Defesa
Imprenta
São Paulo, 2007
Orientador
Banca examinadora
Tenório, Jorge Alberto Soares (Presidente)
Araujo, Fernando Gabriel da Silva
Espinosa, Denise Crocce Romano
Horii, Jorge
Silva, Gil Anderi da
Título em português
Avaliação do ciclo de vida e custeio do ciclo de vida de evaporadores para usinas de açúcar.
Palavras-chave em português
Aço inoxidável
Ciclo de vida (avaliação; custeio)
Evaporadores
Indústria açucareira
Seleção de materiais
Resumo em português
O setor de açúcar e álcool etílico no Brasil tem experimentado um grande crescimento. Contribuem para isto as demandas crescentes do álcool etílico, um biocombustível, e do açúcar. A área industrial produtora de açúcar, um alimento, ainda convive com uma prática industrial ultrapassada, que vem a ser o uso do aço carbono, um material barato, mas com pequena resistência à corrosão. Os aços inoxidáveis são os materiais mais indicados para a substituição do aço carbono, entretanto, eles são considerados caros. Os evaporadores das usinas de açúcar são equipamentos importantes para a sua operação. Quando são usados tubos de aço carbono para a troca térmica, eles começam a ser substituídos a partir do segundo ano de operação devido à corrosão. Enquanto isso, os tubos em aços inoxidáveis podem durar décadas. O presente trabalho objetivou a avaliação do desempenho ambiental e financeiro de tubos para evaporadores construídos com aço carbono e, comparativamente, com os aços inoxidáveis 304, 444 e 439. Para alcançar estes objetivos foram utilizadas as metodologias de Avaliação do Ciclo de Vida (ACV) e de Custeio do Ciclo de Vida (CCV), respectivamente. Neste estudo de ACV foi adotada como função dos sistemas em estudo a massa de água evaporada. Na definição destes sistemas de produtos foram adotados os subsistemas de fabricação das bobinas de lâminas dos aços e fabricação, instalação e limpeza dos tubos. O consumo de gás natural, eletricidade e o transporte foram usados como subsistemas secundários. O período de avaliação destes sistemas foi de trinta anos. A partir dos resultados desta ACV, concluiu-se que os tubos em aço carbono apresentaram maior impacto ambiental que os tubos em aço inoxidável 304, 444 e 439, pois emitiram mais que 4,2 vezes a quantidade de dióxido de carbono; 2,8 vezes a de óxidos de nitrogênio; 3,1 vezes a de materiais particulados, 13 vezes a de materiais suspensos e 4,5 vezes a de resíduos totais. Os tubos em aço carbono consumiram também mais que 11 vezes o total de recursos naturais utilizados (carvão; lignita; calcita; dolomita; óleo; gás natural e minérios de ferro, cromo, níquel, molibdênio e manganês); 1,8 vezes a de água e 5 vezes a de energia. Com relação à emissão de óxidos de enxofre, os tubos em aço carbono emitiram quantidades semelhantes às emitidas pelos tubos em aços 444 e 439 e a metade que os tubos em aço 304. Na elaboração do CCV foram utilizados os componentes de custo compra, transporte, instalação, substituição e limpeza dos tubos e a venda das sucatas. Na avaliação financeira, todos os custos que aconteceram no período de trinta anos foram trazidos ao valor presente. A partir dos resultados obtidos concluiu-se que os aços inoxidáveis 439 e 444 apresentaram-se como opções de investimento mais interessantes que os tubos fabricados em aço carbono, já que apresentaram custos trazidos ao valor presente menores, na proporção de 0,76 para os tubos em aço 439; 0,79 para os tubos em aço 444 com 1,20 mm de espessura e 0,93 para tubos em aço 444 com 1,50 mm de espessura. Os tubos em aço 304 com 1,20 mm de espessura apresentaram desempenho financeiro semelhante aos tubos em aço carbono; enquanto que os tubos em aço 304 com 1,50 mm apresentaram custos ao valor presente 1,19 vezes maior. Os resultados obtidos indicam também que as metodologias ACV e CCV devem ser usadas em conjunto, pois mostram que produtos mais seguros ambientalmente podem vir a ser opções de investimentos também mais interessantes.
Título em inglês
Evaporators life cycle assessment and life cycle costing for sugar cane plants.
Palavras-chave em inglês
Carbon steel
Evaporators
LCA
LCC
Life cycle assessment
Life cycle costing
Materials selection
Pipes
Stainless steel
Sugar plant
Sustainability
Resumo em inglês
The sugar and ethanol sectors in Brazil have tried a great growth. The increasing demands for ethanol, a biocombustible, and for the sugar contributes for this situation. The producing industrial area of sugar, a foodstuff, still adopts the use of carbon steel pipes, a cheap product, of low corrosion resistance. The stainless steels are the materials more indicated for the substitution of carbon steel, however they are considered expensive. In sugar cane plants, the evaporators, are important equipments to operation. Carbon steel pipes are the main product used for the thermal exchange, and these pipes start to be replaced after the second year of operation. Meanwhile, stainless steel pipes can last for decades. This work evaluates the enviromental and financial performance of evaporators pipes constructed with carbon steel and with 304, 444 and 439 stainless steel. To reach these objectives the methodologies of Life Cycle Assessment (LCA) and the Life Cycle Costing (LCC) were applied, respectively. The water mass evaporated was adopted as function of the systems in LCA study. In the definition of these product systems were adopted the manufacturing of steel and the manufacturing, installation and cleanness of the pipes. Natural gas, electricity and transport had been considered. The evaluation time was thirty years. From the LCA results, there were concluded that the steel carbon pipes presented more enviromental impact performance than 304, 444 and 439 stainless steel pipes, because they emitted more than 4.2 times of carbon dioxide; 2.8 times nitrogen oxides; 3.1 times of particulated materials; 13 times of suspended materials and 4.5 times of total residues. The carbon steel pipes also consumed more than 11 times the sum of all natural resources used (coal, lignite, iron ground, chromium, nickel, molybdenum, manganese; calcite, dolomite; oil and natural gas); 1.8 times more of water and 5 times more of energy. Regards to sulphur oxides emission, the carbon steel pipes emitted the same amount of sulphur oxides as 444 and 439 stainless steel pipes and they emitted half than of 304 stainless steel pipe. In the life cycle costing (LCC) elaboration were applied the cost components: purchase, transportation, installation, substitution, cleanness and the scraps sale. In the financial evaluation, all the costs that have incurred in the period of thirty years have been brought to the present value. As results concluded that 439 and 444 stainless steels presented the best investment options, due to this they have presented less costs brought to the present value, in the ratio of 0.76 for the 439 steel pipe; 0.79 for 444 the steel pipe with 1.20 mm of thickness and 0.93 for 444 steel pipe with 1.50 mm of thickness. The 304 stainless steel pipes with 1.20 mm of thickness presented similar financial performance compared to carbon steel pipes; whereas the 304 steel pipes 1.50 mm of thickness presented costs to 1.19 times higher of the present value. The results also indicate that LCA and LCC methodologies must be used together; therefore, they show that safer enviromental products can become the more interesting investment options.
 
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Tese_corrigida.pdf (1.61 Mbytes)
Data de Publicação
2008-05-26
 
AVISO: O material descrito abaixo refere-se a trabalhos decorrentes desta tese ou dissertação. O conteúdo desses trabalhos é de inteira responsabilidade do autor da tese ou dissertação.
  • Santos, Lino José Cardoso, e Tenório, Jorge Alberto Soares. Avaliação do ciclo de vida e custeio do ciclo de vida de evaporadores para usinas de açúcar. REM. Revista Escola de Minas , 2010, vol. 63, p. 179-184.
  • Tenório, Jorge Alberto Soares, e SANTOS, L. J. C. Avaliação do Ciclo de Vida e do Custeio do Ciclo de Vida de Evaporadores para Usinas de Açúcar. In INOX 2008, São Paulo, 2008. INOX 2008., 2008.
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