Uma avaliação das metodologias de desagregação da exergia física para a modelagem termoeconômica de sistemas

Talvez não seja nenhum exagero afirmar que há quase um consenso entre os praticantes da Termoeconomia de que a exergia, ao invés de só entalpia, seja a magnitude Termodinâmica mais adequada para ser combinada com o conceito de custo na modelagem termoeconômica, pois esta leva em conta aspectos da Segunda Lei da Termodinâmica e permite identificar as irreversibilidades. Porém, muitas vezes durante a modelagem termoeconômica se usa a exergia desagregada em suas parcelas (química, térmica e mecânica), ou ainda, se inclui a neguentropia que é um fluxo fictício, permitindo assim a desagregação do sistema em seus componentes (ou subsistemas) visando melhorar e detalhar a modelagem para a otimização local, diagnóstico e alocação dos resíduos e equipamentos dissipativos. Alguns autores também afirmam que a desagregação da exergia física em suas parcelas (térmica e mecânica) permite aumentar a precisão dos resultados na alocação de custos, apesar de fazer aumentar a complexidade do modelo termoeconômico e consequentemente os custos computacionais envolvidos. Recentemente alguns autores apontaram restrições e possíveis inconsistências do uso da neguentropia e deste tipo de desagregação da exergia física, propondo assim alternativas para o tratamento de resíduos e equipamentos dissipativos que permitem a desagregação dos sistemas em seus componentes. Estas alternativas consistem, basicamente, de novas propostas de desagregação da exergia física na modelagem termoeconômica. Sendo assim, este trabalho tem como objetivo avaliar as diferentes metodologias de desagregação da exergia física para a modelagem termoeconômica, tendo em conta alguns aspectos como vantagens, restrições, inconsistências, melhoria na precisão dos resultados, aumento da complexidade e do esforço computacional e o tratamento dos resíduos e equipamentos dissipativos para a total desagregação do sistema térmico. Para isso, as diferentes metodologias e níveis de desagregação da exergia física são aplicados na alocação de custos para os produtos finais (potência líquida e calor útil) em diferentes plantas de cogeração considerando como fluido de trabalho tanto o gás ideal bem como o fluido real. Plantas essas com equipamentos dissipativos (condensador ou válvula) ou resíduos (gases de exaustão da caldeira de recuperação). Porém, foi necessário que uma das plantas de cogeração não incorporasse equipamentos dissipativos e nem caldeira de recuperação com o intuito de avaliar isoladamente o efeito da desagregação da exergia física na melhoria da precisão dos resultados da alocação de custos para os produtos finais.Most analysts agree that exergy, instead of enthalpy only, is the most appropriated thermodynamic property to associate with cost (originally an economic property) since it contains information from the Second Law of Thermodynamics and accounts for energy quality. However, many times during the Thermoeconomic Modeling, the exergy is disaggregated in their components (chemical, thermal and mechanical), or yet, it includes the negentropy, which is a fictitious flow, thus allowing the system disaggregation into its components (or subsystems) and also to improve modeling to local optimization, diagnosis and residues treatment. Although some authors believe that physical exergy disaggregation in their components (thermal and mechanical) improve the accuracy of the results, the increase in the complexity modeling is significant, and consequently increase the computational efforts. Recently some authors identified restrictions and possible limitations of using negentropy and this kind of physical exergy disaggregation, thus proposing alternatives for residues and dissipative equipment treatments targeting system disaggregation into its components. These alternatives consist of new proposals of physical exergy disaggregation. Thus, this work aims to evaluate the different approaches of physical exergy disaggregation for Thermoeconomic Modeling, taking into account some aspects: advantages, limitations, inconsistences, accuracy improvements, increase of complexity and computational efforts and the residues and dissipative equipment treatments for total system disaggregation. For this, the different approaches and levels of physical exergy disaggregation are applied for cost allocation of final products (net power and useful heat) in different cogeneration systems considering as working fluid both ideal gas and real fluid. These plants, with dissipative equipment (condenser and valve) and/or residues (exhaust gases from the recovery boiler). However, it was necessary to use one cogeneration plant without dissipative equipment neither residues in order to evaluate the effect of physical exergy disaggregation alone