PRODUÇÃO DE BLOCOS DE CERÂMICA VERMELHA COM UTILIZAÇÃO

DE ENERGIA GERADA POR CÉLULA FOTOVOLTAICA

NA CIDADE DE MIRACEMA DO TOCANTINS

Neves, L. N.; Lima, A. B.; Fernandes, F.A.S.; Ferreira, P.R.

Faculdade Católica do Tocantins

mecacivilorena@gmail.com

RESUMO

Usar fontes alternativas, renováveis para geração de energia elétrica sem agredir ao

meio ambiente e um ideal ambiental. O elevado custo da energia elétrica que hoje é

fornecida pelas distribuidoras brasileiras, devido à falta de chuva nos reservatórios,

motivou uma indústria de cerâmica vermelha da cidade de Miracema do Tocantins, a

reduzir a dependência para produção de seus produtos. Este trabalho avaliou

eficácia do uso energia elétrica gerada por células fotovoltaicas na produção de

blocos cerâmicos de vedação. O acompanhamento do consumo de cada

equipamento, foi realizado durante 90 dias, um unifilar foi projetado para distribuir a

carga gerada e alimentar os equipamentos através de uma rede paralela e

garantindo a alimentação. O resultado foi uma economia de 30% em relação a

energia da concessionária. Com a economia gerado, em um prazo de 5 anos o

investimento será pago e o valor do produto tornou-se mais competitivo.

Palavras-chaves: economia, cerâmica vermelha, células fotovoltaicas.

1. INTRODUÇÃO

A produção de blocos cerâmicos é considerada essencial para utilização na

construção civil. Com processo de industrialização a busca com sustentabilidade

passa ser essencial para o desenvolvimento, devido à escassez das matérias-

primas primárias e da poluição causada pelos processos industriais.

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Reconhece que, das várias indústrias que compõem a cadeia produtiva da

construção civil, a indústria de cerâmica vermelha é uma das que mais consome

energia e que emitem mais poluição atmosférica. Em alguns casos isso incide em

virtude do reduzido grau tecnológico e uso descontrolado da madeira como

combustível. (4)

Há relatos da atividade de fabricação da cerâmica no Brasil desde antes da

chegada dos colonizadores portugueses, em 1500. Pode-se dizer que o primeiro

impulso à industrialização do setor cerâmico brasileiro ocorreu no final do século

XIX, com a instalação da olaria dos Falchi, que contava com um motor de 40 cavalos

de potência, dois amassadores de argila e equipamento capaz de produzir telhas.

(5)

2. CERÂMICOS

A produção feita através da argila queimada da origem a cerâmica é produto

final de produção de artefatos a partir da argila como matéria prima. São materiais

de natureza inorgânica, sólida e não metálicos submetidos a altas temperaturas de

manufatura. Quimicamente, apresenta geralmente constituição de óxidos metálicos,

podendo conter também misturas iônicas.

2.1 Fabricação dos blocos cerâmicos

A fabricação dos blocos cerâmicos consiste varias etapas ou fases que são

resumidas a seguir:

Coleta da argila

A argila cerâmica utilizada pela olaria se encontra pronta para utilização no

processo de fabricação e é coletada em uma jazida formada por sedimentação

aluvia. A argila apresenta características variadas de acordo com a profundidade

que se encontra, sendo notada a presença de matéria orgânica na parte superior. (1)

Preparação e Mistura

Nessa fase são formados pequenos montes de argilas que são misturados e

homogeneizados por equipamentos mecânicos, como retroescavadeiras, para

serem transportados para a caixa alimentadora. Posteriormente, a mistura é

umedecida com água para facilitar a homogeneização, seguindo para o laminador. A

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mistura, em forma de pasta consistente, é transportada por meio de correia para a

etapa de extrusão. (1)

Extrusão

É o processo de conformação mecânica do bloco, no qual a extrusora,

conhecida como Maromba, é responsável por dar o formato desejado ao produto. A

extrusão ocorre durante a passagem da massa, sob alta pressão pela boquilha

(peça em aço com o formato do perfil do bloco cerâmico) que está instalada na

saída da extrusora para moldagem da massa. A massa extrudada em forma de

barra contínua é encaminhada para a etapa de corte. (1)

Corte

O corte dos blocos cerâmicos é realizado por meio de um sistema mecanizado,

acoplado na saída da extrusora, que opera em sincronia com o deslocamento das

peças, cujo movimento é da esquerda para a direita e vice-versa. A máquina de

corte é composta por cinco fios de aço tencionado que efetuam o corte da barra

cerâmica de cima para baixo. Em seguida, os blocos produzidos são transportados

para o galpão de secagem. (1)

Secagem

O processo de secagem consiste na eliminação da água utilizada na fabricação

dos produtos cerâmicos. A secagem dos blocos cerâmicos é realizada de forma

lenta e em local fechado para evitar o surgimento de fissuras superficiais. As peças

fabricadas são mantidas em temperatura ambiente, no interior do galpão, sem

incidência de luz solar ou vento. Após a secagem natural, aproximadamente cinco

dias, os blocos são colocados no interior do forno da olaria para garantir uma

queima homogênea. (1)

Queima

Após a secagem, as peças cerâmicas são transportadas para o forno. O

material cerâmico é queimado a temperaturas da ordem de 750 ºC a 1.000 ºC, por

aproximadamente 4 dias. Após a queima e resfriamento, os blocos cerâmicos

desenformados estão aptos para a comercialização. (1)

3. ENERGIAS FOTOVOLTAICAS

Na energia fotovoltaica é a energia elétrica produzida a partir de luz solar, e

pode ser produzida mesmo em dias nublados ou chuvosos. Quanto maior á radiação

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solar maior será a quantidade de eletricidade produzida. O processo de conversão

da energia solar utiliza células fotovoltaicas (Normalmente feitas de silício ou outro

material semicondutor). Quando a luz solar incide sobre uma célula fotovoltaica, os

elétrons do material semicondutor são postos em movimento, desta forma gerando

eletricidade. As células fotovoltaicas são feitas de materiais capazes de transformar

a radiação solar diretamente em energia elétrica através do chamado “efeito

fotovoltaico.(2)

3.1 Energias fotovoltaicas no mundo

A tecnologia fotovoltaica (FV) conquistou seu espaço a tal ponto que a

capacidade total instalada desse tipo de energia no mundo superou os 139 GW em

2013. O valor seria suficiente para produzir pelo menos 160 TWh de eletricidade por

ano, índice equivalente ao consumo energético de 45 milhões de casas

europeias.(3)

Metade dessa capacidade foi instalada nos últimos dois anos e 98% a partir de

2004. Segundo o Relatório Estado Global das Renováveis 2014, produzido pela

REN 21, o mercado fotovoltaico alcançou um recorde em 2013, com a entrada em

operação de 39 GW. Estudo feito pela Associação de Indústrias Fotovoltaicas

Europeias (EPIA, na sigla em inglês) aponta que, nos dois anos anteriores, as

instalações não ultrapassavam os 30 GW.

China, Japão e Estados Unidos foram os líderes em instalações. A grande

novidade do ano foi a Ásia, que passou a Europa no quesito. O continente europeu

estava na liderança no setor em toda a última década. Mesmo assim, segundo a

REN 21, países europeus ainda são líderes quando se fala em capacidade

instalada, sendo que Alemanha, Itália, Bélgica e República Tcheca estão na frente

nesse quesito. Além disso, de acordo com o relatório da EPIA, na Europa, 3% da

demanda por eletricidade é abastecida por fonte solar. (3)

A Ásia foi responsável por 22,7 GW das instalações, enquanto 16,7 GW foram

instalados no restante do mundo. A maior parte das instalações fora do continente

asiático foi feita na União Europeia e América do Norte, especialmente Estados

Unidos. (3)

Em 2013, pelo menos cinco países conquistaram 10 GW de capacidade total,

enquanto no ano anterior apenas dois países haviam atingido essa marca. No

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mínimo 17 países atingiram pelo menos 1GW de capacidade instalada em 2013,

reforçando o impulso no setor. (3)

3.2 Energia fotovoltaica no Brasil

O Brasil é rico em recursos naturais e possui recursos humanos disponíveis

para atuar na geração de energia solar fotovoltaica. No entanto, apesar de notáveis

esforços em algumas fontes renováveis de energia, são poucos os resultados que

promovam a inserção da energia fotovoltaica na matriz elétrica nacional. (4)

Documentos internacionais reportam para o ano de 2050 que 50% da geração

de energia no mundo virão de fontes renováveis. Dessa demanda, 25% serão

supridos pela energia solar fotovoltaica. Populações do fim do século dependerão

em até 90% das renováveis, dos quais 70% será de fotovoltaica. Portanto, esses

números aplicados ao Brasil indicam que haverá um crescimento da eletricidade

solar fotovoltaica, seguida da energia eólica, podendo vir a predominar sobre a

energia hidroelétrica, a qual atualmente representa elevada parcela da matriz

energética.(6)

4. MATERIAIS E MÉTODOS

Nessa pesquisa foi estudada a produção de blocos cerâmicos, onde foram

feitas as investigações em indústrias de cerâmicos. Podendo observar a

necessidade de produzir blocos cerâmicos com custo baixos. Realizamos a

pesquisa nas cerâmicas da região próxima a cidade de Palmas Tocantins; e foi em

Miracema do Tocantins que colocamos em praticas a produção de blocos

cerâmicos. Podendo agregar custo baixos com energia limpa, assim otimizando o

processo.

4.1 Sistema de Compensação de Créditos de Energia

A Resolução Normativa da ANEEL Nº 482, de abril de 2012, representou um

grande avanço para a regulamentação da micro e mini geração de energia no país

pois ela permite a conversão do excedente de energia gerado pelo sistema

fotovoltaico em créditos de energia para serem utilizados posteriormente.

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A compensação é realizada a partir da energia excedente injetada pelo micro

ou mini gerador na rede da distribuidora de energia, a qual gera créditos de energia

equivalentes para serem consumidos em um período de até 36 meses. Ainda, de

acordo com o art. 2º, é possível que o crédito gerado seja utilizado por outra unidade

consumidora, desde que esta esteja relacionada ao mesmo CPF (Cadastro de

pessoa Física) ou CNPJ (Cadastro de Pessoa Jurídica) da unidade consumidora

responsável pela geração dos créditos. Em outras palavras, a energia que você gera

em excesso, por exemplo na hora do almoço quando tem muito sol, é “jogada” para

rede elétrica da distribuidora lhe gerando créditos em kWh para serem abatidos do

seu consumo noturno ou em dias chuvosos

4.2 Como Funciona a Micro geração de Energia

1. Inversor Fotovoltaico Grid Tie – Transforma a energia dos painéis solares

em energia perfeita para ser consumida na sua casa;

2. Quadro de Luz – O sistema fotovoltaico é conectado no seu quadro de

distribuição de energia e assim irá suprir energia para tudo o que estiver conectado

na tomada;

3. Consumo – A energia solar produzida pelo seu sistema fotovoltaico é

consumida pelos aparelhos elétricos como geladeira, micro-ondas, ar-condicionado

etc;

4. Créditos de Energia - Caso você algum dia produza mais energia do que

está consumindo (como em um final de semana que você vai viajar e não está em

casa consumindo energia),

5. A energia gerada em excesso pelo seu sistema fotovoltaico vai para a rede

de energia da distribuidora e lhe gera um crédito de energia para ser utilizado em

algum outro dia que você produza menos energia do está consumindo;

Na figura abaixo esta enumerado cada equipamento que corresponde ao

escrito acima na mesma numeração.

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4.3 Tipos de maquinas\ Consumo energia

A cerâmica tem vários equipamentos elétricos para o ajudar na produção dos

blocos cerâmicos como segue nas figuras abaixo:

Segue abaixo a tabela que possui o rendimento da maquina que produz blocos

cerâmicos.

Tabela1: Fornecida pela fabrica da maquina com parâmetros de produção.

Figura 1 – Equipamentos de micro geração de energia

instalada.

Figura 2: Maquina elétrica que produz blocos cerâmicos

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Para calcular o consumo mês basta levantar a potência do equipamento

multiplicar pelo tempo horas de uso como segue abaixo na tabela:

Tabela 2: Relação do consumo de energia elétrica.

CONSUMO DE ENERGIA ELÉTRICA

EQUIPAMENTOS USO

PERMANENTE hs/MÊS

POTENCIA

kw

CONSUMO

kwh

maromba 1 180 44,76 8.057

laminador 1 180 18,65 3.357

misturador 1 180 18,65 3.357

transportadora 2 180 3,73 1.343

Lâmpadas 5 180 0,02 18

TOTAL 16.132

Outra forma mais simples de obter o consumo é verificar na própria conta de

energia:

Figura 4: Máquina produzindo blocos cerâmicos.

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5.RESULTADOS E DISCURSÕES

Na necessidade de calcular a geração solar FV, considerando o consumo

mensal 16132 kwh. Serão necessários 115,2kwp de painéis FV para atender a todo

o consumo mensal de energia da produção de blocos cerâmicos.

Consequentemente, para essa potência total de geração FV, são necessários uma

área total para fixação de painéis no valor de 737 m2. O gasto para esse

investimento vareia de 691 mil a 920 mil, levando em conta que essa fabrica paga

em média 8,8 mil mês em sua cota o mesmo levara um tempo mínimo de 72 meses

para retorno do investido, porém se caso o mesmo financie as parcelas gera em

torno do que se gasta com a conta mensal.

Figura 5: Consumo de energia detalhado pela companhia elétrica.

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O gráfico e a tabela abaixo mostram a redução que teria na conta de luz com a

instalação de um sistema fotovoltaico. A conta de luz variará de acordo com a

geração elétrica mensal do sistema fotovoltaico. Caso o micro gerador gere energia

além do que é consumido no mês, o excedente será convertido em créditos na conta

de luz, que serão usados para abater da fatura de eletricidade nos meses

subsequentes.

6. CONCLUSÃO

Figura 6 – Tabela da geração de energia mensal.

Figura 7: Redução na conta de energia elétrica.

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O método utilizado foi analisar diferentes condições técnicas e econômicas

para aplicação solar fotovoltaica em Miracema do Tocantins localizada 87,4 km da

capital Palmas Tocantins situada ao Norte do Brasil. Foi criado o proposito de

produz blocos cerâmicos em custo menor, e com ideal de utilizar a energia limpa

para geração. Observamos ao longo do processo que produção estava saindo com

o custo menor após ser aplicado os painéis fotovotáicos.

REFERENCIAL BIBLIOGRÁFICO

(1) BACCELLI JR., G. Avaliação do Processo Industrial da Cerâmica Vermelha

na Região do Seridó – RN. 2010. 200f. Tese (Doutorado em Engenharia Mecânica)

– Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Natal, RN, 2010; MINEROPAR –

MINERAIS DO PARANÁ S/A. Perfil da Indústria de Cerâmica no Estado do Paraná.

Curitiba: IPARDES, 2000.

(2) Portal Solar. Site disponível em: http://www.portalsolar.com.br/. Acessado em

fevereiro de 2016.

(3) PASSOS, M. Instituto Ideal. Site disponível em: http://institutoideal.org/.

Acessado em fevereiro de 2016.

(4) MACHADO, R. Greenpeace. Site disponível em:

https://greenpeacerj.wordpress.com/tag/energia-solar/

(5) BELLINGIERI, (2003).Associação Nacional dos Fabricantes de cerâmica e

revestimentos, louças sanitárias e congêneres. Site disponível em:

www.ancefar.org.br. Acessado em março de 2016.

(6) SILVA, S. B.; ALBUQUERQUE, F. L.; Dalvene O. Brito, Jailson R. de Oliveira1,

Geraldo C. Guimarães , Adélio J. de Moraes. Conferencia de estudos em engenharia

elétrica. Site disponível em:

http://www.ceel.eletrica.ufu.br/artigos2011/IX_CEEL_047.pdf. Acessado em março

de 2016.

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RED CERAMIC BLOCKS WITH PRODUCTION GENERATED ENERGY USE IN

PHOTOVOLTAIC CELLS IN THE CITY TOCANTINS MIRACEMA

ABSTRACT

Use alternative, renewable sources for electricity generation without harming the

environment and an environmental ideal . The high cost of electricity today is

provided by the distributors , due to lack of rain in the reservoirs , motivated a red

ceramic industry in the city of Miracema do Tocantins , to reduce dependence on

production of their products. This study evaluated efficacy of using electricity

generated by photovoltaic cells in the production of ceramic sealing blocks. The

monitoring of consumption of each device was carried out 90 days a single line is

designed to distribute the load generated and feeding the equipment through a

parallel network and ensuring feeding. The result was a savings of 30 % compared to

utility power . With the economy generated in a period of five years the investment

will be paid and the value of the product has become more competitive

Keywords: economy, red ceramic , photovoltaic cells.

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