ESTUDO DO CICLO TERMODINÂMICO PARA GERAÇÃO DE ENERGIA/GÁS UTILIZANDO BIOMASSA DE CANA DE AÇÚCAR

INTRODUÇÃO: O presente estudo aborda o aproveitamento energético do bagaço de cana-de-açúcar por meio da aplicação do ciclo termodinâmico de Rankine, com foco na Usina São Martinho, uma das maiores do setor sucroenergético no Brasil. A introdução contextualiza a necessidade global por fontes renováveis de energia, destacando a biomassa como solução promissora, especialmente no Brasil, onde a cana-de-açúcar representa parcela significativa da matriz energética. OBJETIVOS: O objetivo principal do trabalho é analisar a eficiência da conversão energética do bagaço, especificamente na caldeira e na turbina a vapor da Usina São Martinho, demonstrando como resíduos agrícolas podem ser reaproveitados de forma sustentável. MATERIAIS E MÉTODO: A metodologia consistiu na caracterização da biomassa, na descrição do funcionamento da usina e na aplicação dos princípios da termodinâmica para avaliar o desempenho do ciclo de Rankine, com base em dados operacionais reais. RESULTADOS: A cana-de-açúcar, por seu alto rendimento agrícola e fotossintético, gera diversos subprodutos com potencial energético, entre eles o bagaço, utilizado como combustível nas caldeiras da usina. A Usina São Martinho opera com caldeiras de leito fluidizado borbulhante, tecnologia que permite uma queima mais eficiente do bagaço, gerando vapor superaquecido a 545 °C e 104 bar. Esse vapor é expandido em turbinas para geração de eletricidade, com parte excedente sendo vendida ao mercado. A análise dos dados demonstrou que a caldeira apresenta uma eficiência de aproximadamente 58,8%, enquanto a turbina atinge uma eficiência isentrópica de cerca de 78%, resultando numa eficiência combinada de 42,3% para o ciclo analisado. Esses resultados evidenciam que o processo de conversão do bagaço em energia não apenas garante a autossuficiência energética da usina, como também contribui com energia limpa para o sistema elétrico nacional. CONSIDERAÇÕES FINAIS: A conclusão reforça o potencial do bagaço como fonte energética sustentável, promovendo a redução de resíduos industriais, a diminuição de impactos ambientais e o fortalecimento da matriz energética renovável no Brasil. A experiência da Usina São Martinho evidencia como a integração entre tecnologias modernas e recursos naturais pode resultar em um modelo eficiente e ambientalmente responsável de geração de energia. Assim, este estudo destaca o papel estratégico da biomassa na transição energética e no desenvolvimento de soluções sustentáveis para o setor elétrico nacional.

PALAVRAS-CHAVE: Biomassa; Cana de açúcar; Ciclo Rankine; Eficiência energética; Ciclo termodinâmico.