Contextualização

O aproveitamento de calor residual em processos industriais representa uma via promissora para melhorar a eficiência energética e reduzir o impacto ambiental. Neste contexto, os ciclos termodinâmicos de Rankine e Brayton podem ser adaptados para integrarem fontes alternativas de energia, como o biogás e o hidrogénio, promovendo uma transição energética mais sustentável.

Objectivos

O presente trabalho visa investigar modificações nos ciclos clássicos de Rankine e Brayton, com o objectivo de aumentar a eficiência térmica, reduzir as emissões de CO₂ e permitir o reaproveitamento de calor residual e o uso de combustíveis alternativos.

Metodologia

A metodologia inclui a modelação matemática dos ciclos clássicos com auxílio de ferramentas como Python (CoolProp, SciPy), MATLAB ou EES. Serão exploradas variantes com regeneração, reaquecimento, inter-arrefecimento e integração de fontes alternativas. Serão simulados casos como o ciclo Rankine com regenerador e ORC, o ciclo Brayton regenerativo com biogás e o ciclo combinado Brayton-Rankine. Avaliar-se-ão parâmetros como eficiência térmica, emissões de CO₂ e viabilidade de aplicação industrial.

Resultados

Os resultados esperados incluem um aumento da eficiência térmica relativamente aos ciclos tradicionais, redução estimada das emissões de CO₂ e identificação de sectores industriais adequados à implementação da proposta, como o da cerâmica e da metalurgia leve.

Conclusões

A optimização dos ciclos Rankine e Brayton revela-se uma solução viável para a valorização energética de calor residual e utilização de combustíveis limpos. Esta abordagem tem potencial para contribuir significativamente para a sustentabilidade energética em países em desenvolvimento como Moçambique.

Palavras-chave: eficiência energética, calor residual, ciclo Rankine, ciclo Brayton, combustíveis alternativos.