UNISALESIANO Centro Universitário Católico Salesiano Auxilium

Curso de Química Bacharelado

Eloiza Aparecida dos Santos Borges

Rafael dos Santos Rocha

Vivian Aparecida de Oliveira

A INFLUÊNCIA DA UMIDADE NA COGERAÇÃO DE ENERGIA ELÉTRICA A PARTIR DO BAGAÇO DE CANA-

DE-AÇÚCAR

LINS – SP

2012

ELOIZA APARECIDA DOS SANTOS BORGES

RAFAEL DOS SANTOS ROCHA

VIVIAN APARECIDA DE OLIVEIRA

A INFLUÊNCIA DA UMIDADE NA COGERAÇÃO DE ENERGIA ELÉTRICA A PARTIR DO BAGAÇO DE CANA-

DE-AÇÚCAR

Trabalho de Conclusão de Curso apresentado à Banca Examinadora do Centro Universitário Católico Salesiano Auxilium, curso de Bacharelado em Química sob a orientação do Prof. M.Sc. Francisco de Assis Andrade.

LINS – SP

2012

Borges, Eloiza Aparecida dos Santos; Rocha, Rafael dos Santos; Oliveira, Vivian Aparecida de

A Influência da umidade na produção de energia elétrica a partir do bagaço da cana-de-açúcar / Eloiza Aparecida dos Santos Borges; Rafael dos Santos Rocha; Vivian Aparecida de Oliveira. – – Lins, 2012.

56p. il. 31cm.

Monografia apresentada ao Centro Universitário Católico Salesiano Auxilium – UNISALESIANO, Lins-SP, para graduação em Bacharelado em Química, 2012.

Orientador: Francisco de Assis Andrade

1. Umidade do Bagaço. 2. Vapor. 3. Energia Elétrica. 4. Caldeira. 5. Secador. I Título.

CDU 54

B731i

ELOIZA APARECIDA DOS SANTOS BORGES

RAFAEL SANTOS ROCHA

VIVIAN APARECIDA DE OLIVEIRA

A INFLUÊNCIA DA UMIDADE NA COGERAÇÃO DE ENERGIA ELÉTRICA A PARTIR DO BAGAÇO DE CANA-

DE-AÇÚCAR

Trabalho de conclusão de Curso, apresentado ao Centro Universitário Católico

Salesiano Auxilium, como requisito obrigatório, para obtenção do título de

Bacharel em Química.

Aprovada em ___/___/___

Banca Examinadora:

Prof. Orientador: Francisco de Assis Andrade

Titulação: Mestre em Ciência dos Materiais Física da Matéria Condensada.

Assinatura: __________________________

1º Avaliador: Marcos José Ardenghi

Titulação: Mestre em Educação Matemática

Assinatura:___________________________

2º Avaliador: Ricardo Cecilio Moreno das Neves

Titulação: Engenheiro de Automação e Controle

Assinatura:___________________________

DEDICATÓRIAS

Aos meus pais, Luiz e Maria que sempre me ensinaram que o caminho

para se desenvolver está na educação. Aos meus dois irmãos, Eurico e João

por todo apoio nessa fase da minha vida. Aos meus avós, Joanita e Hermínio

que, com toda a experiência de vida, sempre me aconselharam a ter paciência

e acreditar nos meus objetivos

Ao Nailson, que com muito amor e dedicação me ajudou a enfrentar os

momentos mais complicados para realização deste sonho.

Eloiza

Dedico aos meus pais, Décio Rocha e Maria Luiza que me deram a vida

e me ensinaram a vivê-la com dignidade, também a meu irmão Gabriel.

Aos meus avós José Francisco e Odila pelos ensinamentos, por terem

me apoiado sempre que precisei.

Dedico a você Camila, mulher, amiga e companheira, que se fez

presente durante esse período, me compreendeu nos momentos difíceis, me

deu apoio durante todo esse tempo.

Rafael

Aos meus pais, meus amigos, e principalmente à Pollyana e Fátima por

estarem sempre ao meu lado e a todas as pessoas que colaboraram para a

realização deste trabalho.

Vivian

AGRADECIMENTOS

Agradecemos primeiramente a Deus, pelo que vivemos e aprendemos

durante essa jornada que se encerra, por nos dar forças em momentos de

fraquezas e por nos conceder a graça deste sonho se tornar realidade.

As nossas famílias, pela base sólida e pela força para encarar a vida de

frente, pelo amor, carinho e compreensão.

Em especial, ao engenheiro Ricardo Cecílio Moreno das Neves, por

compartilhar conosco parte de seu conhecimento e nos auxiliar na elaboração

deste trabalho.

Ao professor Marcos José Ardenghi, que com todo seu carisma e

atenção, teve tempo para nossas duvidas, nos auxiliou e incentivou com suas

sugestões de melhorias.

Ao nosso orientador, professor Francisco de Assis Andrade por sua

paciência, por dedicar parte do seu tempo a nos ajudar.

Aos Professores do curso que se determinaram durante essa jornada de

estudos, e nos transmitiram seus conhecimentos.

A nossos colegas, pelos momentos que passamos no decorrer do curso,

pelo companheirismo, que com certeza contribuíram para a realização deste

sonho.

Eloiza Aparecida dos Santos Borges Rafael Santos Rocha

Vivian Aparecida de Oliveira

“Plante seu jardim e decore sua alma,

ao invés de esperar que alguém lhe traga flores.

E você aprende que realmente pode suportar... que

realmente é forte, e que pode ir muito mais longe depois de pensar que não se

pode mais.

E que realmente a vida tem valor e que você tem valor diante da vida!"

(William Shakespeare)

RESUMO

Diante da exploração de recursos naturais, fez-se necessário criar novas tecnologias nas quais sejam economicamente viáveis e sustentáveis. Nos dias atuais, com a grande demanda de energia elétrica, a necessidade de se produzir maior quantidade de energia com combustíveis alternativos aumenta cada vez mais. A biomassa da cana-de-açúcar é uma alternativa viável aos projetos tradicionais. Anualmente, são gerados mais de duzentos milhões de toneladas de bagaço por indústrias sucroalcooleiras. O bagaço é um combustível interessante do ponto de vista econômico por ser um subproduto da extração do caldo da cana-de-açúcar, e ambiental, já que a planta para se desenvolver sequestra o CO2 para realizar a fotossíntese. Devido a possíveis problemas no processo de remoção do caldo, o bagaço acaba sendo utilizado em caldeiras com umidade acima do ideal, o que interfere no poder calorífico do bagaço e na geração do vapor. A empresa discutida neste trabalho processa o bagaço da cana de açúcar, em determinados meses, com o teor de umidade elevado. Pensando em uma solução, no presente trabalho estuda-se a viabilidade de instalação de um secador rotativo, para que a umidade do bagaço seja reduzida a um nível adequado antes de ser utilizado como combustível. Para este estudo foram coletados dados referentes aos meses de setembro de 2011 a agosto de 2012. Os valores obtidos demonstraram que com o uso do secador e mantendo-se a umidade em torno do ideal, a empresa poderia ter produzido 92.781,67 toneladas a mais de vapor e, se este fosse direcionado totalmente para a produção de energia, poderiam ser convertidos em 15.276,06 MW de energia elétrica. Sendo assim, considerando a variação do preço da energia mês a mês a empresa estudada deixou de comercializar em reais um milhão setecentos e quarenta e nove mil cento e sete reais e trinta e quatro centavos. Se a redução da umidade fosse à 20%, os valores seriam ainda mais relevantes. Assim o uso do secador em relação à redução da umidade e ao aumento de produção de energia mostrou-se viável. Porém, para que se possa implantar um secador ao processo produtivo de uma termoelétrica é necessário saber se a caldeira suportará esta redução de umidade, pois as caldeiras atuais são projetadas para queimar o bagaço com umidade em torno de 50%. Para instalação do secador é necessário verificar se há área suficiente. Palavras-chaves: Umidade do Bagaço. Vapor. Energia Elétrica. Caldeira, Secador.

ABSTRACT

Faced with the exploitation of natural resources, it was necessary to create new technologies on which are economically viable and sustainable. Nowadays, with high demand for electricity, the need to produce more energy with alternative fuels grows stronger. The biomass of cane sugar is a viable alternative to traditional designs. Annually, generated more than two hundred million tons of sugarcane bagasse by industries. Bagasse is an attractive fuel economic point of view because it is a byproduct of the juice extracted from sugar cane, and environmental, since the plant to develop sequesters CO2 for photosynthesis. Due to possible problems in the process of removing the broth, bagasse ends up being used in boilers with humidity above ideal, which interferes with the calorific value of bagasse and steam generation. The company discussed in this paper processes the bagasse from sugarcane, in certain months, with high moisture content. Thinking of a solution, in this paper we study the feasibility of installing a rotary dryer to the moisture of the bagasse is reduced to an appropriate level before being used as fuel. For this study, data were collected for the months of September 2011 through August 2012. The values obtained demonstrate that the use of the dryer and maintaining humidity around the ideal, the company could have produced the most 92.781,67 tons of steam and, if this were completely directed to the production of energy could be converted at 15.276,06 MW of electricity. Therefore, considering the variation in energy prices month by month the company ceased trading in studied real one million seven hundred and forty-nine thousand one hundred and seven reais and thirty-four cents. If moisture reduction was 20%, the values would be even more relevant. Thus the use of the dryer with regard to reduction of humidity and increased energy production was feasible. However, so that you can deploy a dryer in the production process of a thermoelectric plant is necessary to know if the boiler bear this moisture reduction, because the current boilers are designed to burn the bagasse with humidity around 50%. To install the dryer is necessary to check if there is enough area.

Keywords: Bagasse’s Moisture. Steam. Energy. Boiler. Dryer

LISTA DE FIGURAS

Figura 1 - Caldeira aquatubular ........................................................................ 19

Figura 2 - Mesa alimentadora de cana-de-açúcar. ............................................ 24

Figura 3 - Visão geral de moendas de cana-de-açúcar..................................... 25

Figura 4 - Funcionamento de uma caldeira aquatubular. .................................. 26

Figura 5 - Circuito de água e vapor da caldeira. ............................................... 36

Figura 6 - Funcionamento do secador rotativo de biomassa. ........................... 38

Figura 7 - Secador rotativo de biomassa. ......................................................... 39

LISTA DE TABELAS

Tabela 1 - Poder calorífico dos constituintes do bagaço úmido. ....................... 30

Tabela 2 - Dados de produção de vapor, energia, consumo e umidade do

bagaço de setembro de 2011 a agosto de 2012 ............................................... 43

Tabela 3 - PCI do bagaço e tonelada de vapor/tonelada de bagaço em função

da umidade ....................................................................................................... 44

Tabela 4 - Diferença de vapor não produzido. .................................................. 45

Tabela 5 - Energia que poderia ser gerada em MW e R$. ................................ 46

Tabela 6 - Comparação dos dados reais de produção x simulação de produção

com umidade a 20%. ........................................................................................ 47

LISTA DE SIGLAS E ABREVIATURAS

AIE – Agência Internacional de Energia

ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica

ATR – Açúcar Total Recuperável

CCEE – Câmara de Comercialização de Energia Elétrica

CO - Monóxido de carbono

CTC – Centro Tecnológico Canavieiro

Cv - Calor Transferido do Vapor

EMBRAPA - Empresa Brasileira de Pesquisa e Agropecuária

GEE – Gases do Efeito Estufa

GLP – Gás Liquefeito de Petróleo

IEEUSP – Instituto de Eletrotécnica e Energia da Universidade de São

Paulo

Kcal/Kg – quilocaloria por quilograma

Kg – quilograma

Kgf/cm2 – quilograma força por centímetro quadrado

MCP – Mercado de Curto Prazo

mm Hg – milímetros de Mercúrio

mm – milímetros

MW – Megawatt

PC – Poder Calorífico

PCI – Poder Calorífico Inferior

PCS – Poder Calorífico Superior

PLD – Preço de Liquidação das Diferenças

RPM – Rotação Por Minuto

s – quantidade de açúcar

SIN – Sistema Interligado Nacional

Ton/h – Tonelada por hora

w – umidade contida no bagaço

SUMÁRIO

INTRODUÇÃO .................................................................................................. 11

CAPÍTULO I ...................................................................................................... 12

1 A HISTÓRIA DA PRODUÇÃO DE ENERGIA E OS MECANISMOS DE PRODUÇÃO ..................................................................................................... 12

1.1 Alternativas renováveis de geração de energia .......................................... 13

1.2 Biomassa .................................................................................................... 14

1.3 Consumo da energia gerada pela biomassa em 2010 ................................ 15

1.4 Gás carbônico e biomassa .......................................................................... 16

1.5 Energia no contexto global .......................................................................... 17

1.6 Geração de Vapor ....................................................................................... 18

1.7 Combustíveis .............................................................................................. 20

1.8 Combustão .................................................................................................. 21

1.9 Colheita e transporte da cana-de-açúcar .................................................... 23

1.9.1 Moagem da cana-de-açúcar .................................................................... 24

1.10 Projeto de uma Caldeira ........................................................................... 25

1.10.1 Eficiência da Caldeira ............................................................................ 27

1.10.2 Poder Calorífico ..................................................................................... 27

1.10.3 Poder Calorífico Superior ....................................................................... 28

1.10.4 Poder Calorífico Inferior ......................................................................... 28

1.10.5 Água de caldeira .................................................................................... 30

1.10.6 Bagaço utilizado como combustível ....................................................... 31

1.10.7 Suprimento de ar.................................................................................... 32

1.10.8 Produção e utilização do vapor .............................................................. 32

1.10.9 Tratamento da água de caldeira............................................................. 33

CAPITULO II ..................................................................................................... 34

2 A INFLUÊNCIA DA UMIDADE NA PRODUÇÃO DE ENERGIA ELÉTRICA A PARTIR DO BAGAÇO DE CANA-DE-AÇÚCAR.............................................. 34

2.1 Técnica para análise de umidade do bagaço .............................................. 34

2.2 Alimentação da caldeira .............................................................................. 35

2.3 A Caldeira e seu funcionamento ................................................................. 35

2.4 Turbina e gerador ........................................................................................ 37

2.5 Proposta de instalação do secador ............................................................. 37

2.6 Secador rotativo para biomassa.................................................................. 38

2.7 Secador proposto para fluxo da termoelétrica ............................................ 39

2.7.1 Informações técnicas para o equipamento .............................................. 40

2.7.2 Composição do Equipamento .................................................................. 40

2.7.3 Informações Técnicas do Equipamento ................................................... 41

2.7.4 Potência do Equipamento: ....................................................................... 41

2.7.5 Acionamentos .......................................................................................... 41

CAPITULO III .................................................................................................... 43

3 COLETA E CÁLCULO DOS DADOS ............................................................ 43

CONCLUSÃO ................................................................................................... 48

REFERÊNCIAS ................................................................................................ 49

INTRODUÇÃO

Na década de 1970 após as crises de abastecimento de petróleo,

começaram-se incessantemente pesquisas por fontes renováveis de produção

de energia elétrica. Mediante estudos observou-se que seria possível produzir

energia utilizando biomassa. Como matéria prima, o bagaço da cana- de-

açúcar mostra ser um material de excelente qualidade, porém um dos grandes

problemas enfrentados pelas usinas é o controle da umidade do mesmo, pois

como descrito na pesquisa esta variação interfere diretamente no PCI do

bagaço e, consequentemente, na eficiência da geração do vapor produzido.

O presente trabalho tem como objetivo analisar os dados necessários

para a viabilidade de instalação de um secador rotativo de biomassa, onde o

resíduo utilizado como combustível esteja de acordo com as conformidades. Ao

mesmo tempo, mensurar os dados coletados com a intenção de viabilizar a

eficiência da queima na caldeira durante o processo de produção. Como fontes

de pesquisa foram utilizadas revistas, livros, artigos científicos, dissertações de

mestrado e ainda, visita técnica a uma usina termoelétrica, onde coletou-se

dados referente aos meses de setembro de 2011 a agosto de 2012. Estes

dados demonstraram que em média a umidade não estava ideal, observou-se

que em alguns meses a umidade se encontrava muito alta, desfavorecendo a

produtividade.

O trabalho encontra-se dividido em três capítulos. No Capítulo I

descreveu-se a fundamentação teórica que é composta pela importância da

energia renovável e os mecanismos envolvidos no processo de geração de

energia. No Capítulo II, como metodologia, descreveu-se o mecanismo de

funcionamento da cogeração, a influência da umidade e o equipamento de

secagem do bagaço. Enquanto no capitulo III, discutiu-se os dados coletados e

resultados obtidos.

CAPÍTULO I

1 A HISTÓRIA DA PRODUÇÃO DE ENERGIA E OS MECANISMOS DE PRODUÇÃO

O termo crise energética ganhou forte significado a partir da década de

1970 com a ocorrência de duas crises internacionais de abastecimento de

petróleo entre 1973 e 1979, começando assim uma busca incessante por

combustíveis alternativos, tanto na questão econômica como na questão

ambiental. (FERREIRA, 2010)

O consumo de energia mundial cresceu em média de 3,3% por ano

entre os anos de 1960 a 1990, todavia, nos países desenvolvidos e em

desenvolvimento este crescimento foi muito diferente. (GOLDEMBERG, 1998)

Os países desenvolvidos são os maiores consumidores de energia e

suas matrizes energéticas são completamente dependentes dos combustíveis

não renováveis, por isso muitos países vem buscando fontes alternativas em

seu modelo energético. (CHOHFI, 2004)

O contínuo crescimento da população e a melhoria no padrão de vida da

sociedade vêm refletindo na demanda de energia no Brasil. (CHOHFI, 2004)

O mercado brasileiro de energia elétrica obteve um crescimento de 4,5%

ao ano, e em 2008 estimou-se que este crescimento ultrapassaria a casa dos

100 mil MW. (CHOHFI, 2004)

O Brasil possui grande capacidade em relação a fontes renováveis e

diante desses recursos, terá grande oportunidade de se sobressair frente a

outros países. Com a tecnologia de se produzir energia com fontes renováveis

outros países vêm pesquisando, e demonstram cada vez mais competitividade.

(CHOHFI, 2004)

Um dos recursos renováveis, que vêm chamando o interesse da

comunidade científica é a biomassa; que se define como toda a matéria

orgânica susceptível de ser transformada em energia. (MIRANDA, 2009)

13

A biomassa é uma alternativa viável aos projetos tradicionais. Grandes

centrais energéticas como, por exemplo, as hidrelétricas vêm ao longo dos

anos causando impactos socioambientais irreparáveis. Os benefícios que

provieram juntamente com elas, vieram a um preço alto, pois com as

construções, houve inundação relevante de habitats naturais, ausência de

biodiversidade aquática e o grande deslocamento de pessoas da área.

(MIRANDA, 2009)

A geração de energia, através de combustíveis fósseis, deixa de ser uma

opção relevante, pois provoca efeitos adversos nos níveis locais e globais.

(MIRANDA, 2009)

Atualmente, várias tecnologias de aproveitamento estão em fase de

desenvolvimento e aplicação, no entanto, estimativas da Agência Internacional

de Energia (AIE) indicam que, futuramente, a biomassa ocupará uma maior

proporção na matriz energética mundial. A previsão para 2020 é que fique em

torno de 11%. (ANEEL, 2007)

1.1 Alternativas renováveis de geração de energia

Segundo Braga et al (2002), há uma grande variedade de tecnologias

para se produzir eletricidade a partir de fontes renováveis. Dentre elas estão:

a) Biocombustível líquido: esta energia pode ser obtida pela fermentação e

decomposição anaeróbica de vários tipos de biomassa, tais como a cana-de-

açúcar e o lixo orgânico. O aproveitamento deste tipo de combustível também

se dá pela sua queima; (BRAGA et al, 2002)

b) Energia das marés do oceano: é a energia que pode ser obtida através da

variação do nível de água dos oceanos (energia potencial) para obtenção de

energia mecânica. O aproveitamento desse tipo de energia pode ser viável

onde a variação dos níveis de maré, baixa e alta, seja significativa; (BRAGA et

al, 2002)

c) Térmica solar: consiste em aproveitar a energia radiante do sol, que pode

ser utilizada para aquecimento de água em residências e para a geração de

energia elétrica por meio de células fotoelétricas; (BRAGA et al, 2002)

14

d) Geotérmica: é a energia obtida do calor gerado a partir dos elementos

radioativos presentes em depósitos subterrâneos e do magna existente no

interior do planeta; (BRAGA et al, 2002)

e) Energia eólica: é a energia obtida através da energia cinética contida nas

massas de ar em movimento (vento). Seu aproveitamento é feito através da

conversão de energia cinética de translação em energia cinética de rotação,

com o uso de turbinas eólicas. (ANEEL, 2012)

f) Hidrelétricas: é a energia onde se aproveita o potencial hidráulico de um rio.

(BRAGA et al, 2002)

Dentre essas, será avaliada a geração de energia, através da biomassa

obtida do processo de usinas sucroalcooleiras.

1.2 Biomassa

A cana-de-açúcar é originária da Ásia e foi introduzida na América, por

Cristóvão Colombo, em 1492. É um dos principais produtos agrícolas do Brasil,

sendo cultivada desde a época da colonização. Martins Afonso de Souza foi

quem instalou o primeiro engenho, na capitania de São Vicente - SP, no ano de

1532. (MIRANDA, 2009)

Ao longo da história da agroindústria canavieira a cana-de-açúcar foi

utilizada como matéria prima para a fabricação de vários produtos, dentre eles

se destacam o açúcar e mais recentemente, o etanol, porém, juntamente com o

crescimento da produção também cresceu o volume dos resíduos gerados na

indústria alcooleira. Diante deste problema houve-se a necessidade de se

aproveitar o bagaço e a palha da cana-de-açúcar, como fonte de energia.

(PIACENTE, 2005)

A biomassa pode ser definida como sendo um biopolímero, o qual sua

composição consiste principalmente de carbono, hidrogênio, oxigênio,

nitrogênio e cinzas; o enxofre pode estar presente, embora em menores

proporções. As vantagens de produzir energia com biomassa é também a

venda do excedente produzido por cogeradores. (MIRANDA, 2009)

O cultivo da cana-de-açúcar e o uso dos resíduos gerados, para fins

15

energéticos, permitem ao Brasil ocupar uma posição estratégica e privilegiada

no cenário mundial, já que o país possui áreas de terra fértil, onde se tem

insolação abundante e recursos hídricos, que compõem o cenário ideal para o

cultivo. (MIRANDA, 2009)

Dados de 2005 a 2007 apontam um crescimento de 21% em relação ao

emprego da biomassa para a cogeração de energia elétrica, atingindo 3.725

megawatts. Seu uso crescente está ligado diretamente com o consumo da

cana, pois se há um aumento da produção de cana-de-açúcar,

consequentemente, o bagaço e a palha também aumentam em proporção

igual. (ENERGIA, 2012)

Entre 2000 e 2007 houve um crescimento gigantesco da produção do

álcool, cerca de 50%, isto resultou num aumento do volume de 13 bilhões para

19,3 bilhões de litros por ano. (ENERGIA, 2012)

O Brasil possui, hoje (2012), cerca de 434 usinas sucroalcooleiras, auto-

suficientes em energia, graças a produção de vapor por meio da queima de

bagaço de cana em caldeiras. Porém, somente 20% das usinas (88 unidades),

comercializam os seus excedentes de energia elétrica no mercado, sendo 54

centrais de cogeração exportando energia elétrica para a rede dentro do estado

de São Paulo (61% do total) e 34 centrais em outros 11 estados brasileiros.

(BITELLI, 2009)

A matriz energética elétrica é dividida de acordo com o tipo da fonte

energética utilizada para geração de eletricidade. A biomassa é responsável

por cerca de 0,1 % da geração, valor muito baixo, comparado a geração

hidrelétrica, que corresponde a maior produtividade, cerca de 92,4% da

produção. (BITELLI, 2009)

1.3 Consumo da energia gerada pela biomassa em 2010

A biomassa tem sido empregada de forma crescente no mundo como

insumo energético; muito mais para usos finais, como energia térmica, do que

usos nas indústrias como somente para prover processos de aquecimento,

sendo assim, importante forma de geração de energia. (MIRANDA, 2009)

16

Com o grande avanço do setor de energia renovável, houve a

necessidade de se redistribuir essa energia dentro da usina e na sociedade.

Segundo artigo da Revista Análise, o setor se distribui da seguinte forma: a

indústria com 50 % deste total, o setor elétrico com 19 %, transporte 17 % e

outros 14 %. (ENERGIA, 2012)

Cada tonelada de cana produz em média 250 Kg de bagaço. O país

produz cerca de 200 milhões de toneladas de bagaço por ano. Segundo

estudos realizados pela Drª Suani Coelho, do Instituto de Eletrotécnica e

Energia da Universidade de São Paulo (IEEUSP), este volume de rejeitos, sem

contar a palha, é suficiente para gerar entre 80 a 90 mil MW de energia elétrica.

Este resultado equivale a produção de uma hidrelétrica do tamanho da Itaipu.

Os estudos também constatam que não serão necessários investimentos altos

para introduzir a produção de energia elétrica nas usinas com o uso da

biomassa. O conselho das Nações Unidas que avalia mecanismo de

desenvolvimento limpo, aprovou 141 projetos brasileiros, nos quais metade

deles é de cogeração de energia por biomassa. (ENERGIA, 2012)

Uma grande parte de usineiros não enxerga a geração de bioenergia

como um bom negócio e, por isso, não querem arcar com os custos para

modernizar seu processo. Se fosse utilizada toda a biomassa gerada por todas

as usinas, estima-se que teria uma adição de energia elétrica no país de 10,0

mil MW médios até a safra de 2017/2018. Os produtores pedem incentivos do

governo, porém, ainda não foi criada uma linha de financiamento específico

para o setor, pois o governo acha que o setor pode se auto financiar. Para

especialistas esta solução não é tão simples e terá de envolver os usineiros,

empresas de distribuição e de geração de energia. (ENERGIA, 2012)

1.4 Gás carbônico e biomassa

O planeta manteve seu equilíbrio entre o sequestro e a emissão de

carbono na atmosfera, até que as emissões de CO2 aumentaram a uma taxa

superior a capacidade de armazenamento dos fluxos naturais do planeta. Com

a Revolução Industrial, o desenvolvimento industrial e tecnológico favoreceu o

17

surgimento de problemas ambientais como o efeito estufa, o buraco na camada

de ozônio e a chuva ácida. (CHOHFI, 2009)

O aumento das emissões de CO2 está fortemente ligado à exploração e

ao uso de combustíveis fósseis para a produção de energia, dado o alto teor de

carbono presente em suas composições. Exatamente, por isso, foram

desenvolvidas tecnologias alternativas a partir de fontes renováveis. (CHOHFI,

2009)

Nas últimas décadas cientistas têm alertado para a possibilidade de

mudanças climáticas ligadas às emissões de Gases do Efeito Estufa (GEE),

lançados de atividades como a geração de energia. Em 1997 foi elaborado o

Protocolo de Kyoto, um acordo internacional que visa estabilizar as

concentrações de GEE na atmosfera a fim de conter os efeitos danosos ao

planeta. Este acordo compromete os países desenvolvidos a reduzirem suas

emissões de GEE. As normas do Protocolo permitem criar um mercado de

carbono onde projetos de energia alternativa no Brasil e em outros países,

deverão gerar créditos que poderão ser comprados pelos países desenvolvidos

como parte do comprometimento de suas metas. (CHOHFI, 2009)

Tendo assinado o Protocolo, o Brasil não terá metas específicas de

redução de emissões para cumprir, porém, terá que promover projetos na área

da educação, treinamento e entendimento público sobre mudanças climáticas

assegurando máxima participação neste processo, além de outros programas.

(CHOHFI, 2009)

1.5 Energia no contexto global

Em todo mundo, tornaram-se dois dos mais prioritários objetivos da

ciência, da engenharia e dos governos, o aumento do consumo de energia per

capita e a busca de novas fontes de energia para o futuro. Estima-se que, em

1850, o carvão, o petróleo e o gás forneciam 5% dos combustíveis consumidos

mundialmente; os músculos humanos e dos animais respondiam por 94%.

(SHREVE; JR, 1980)

Atualmente, o carvão, o petróleo, o gás natural e as fontes nucleares

18

totalizam aproximadamente 7,2%; as fontes hidráulicas 91,2%, e os músculos

humanos e animais 1,6%. Da quantidade total de carvão, de petróleo e de gás

natural que foi até agora queimada em beneficio da humanidade, menos de

10% foram consumidos nos anos anteriores a 1900, e 90% no século XX.

(ANEEL, 2012)

Dispositivos a base de energia solar, pilhas de combustão, aparelhos de

fusão nuclear estão sendo desenvolvidos e diversas novas fontes estão sendo

estudadas para fornecer, no futuro, a energia necessária. (SHREVE; JR, 1980)

1.6 Geração de Vapor

O primeiro êxito na tentativa de gerar vapor sob pressão num vaso

fechado foi marcado no término do século XVII. Desde então, o uso do vapor

cresceu de tal maneira que, atualmente nos Estados Unidos, é o vapor de água

que fornece a maior parte da energia consumida. Os novos projetos visam a

melhorar a construções de caldeiras, com o intuito de produzir vapor à pressão

mais alta, em estações geradoras centrais. Estas altas pressões aumentam a

eficiência global na produção de energia elétrica. O fator crítico são os danos

causados aos materiais, nas altas temperaturas e pressões de trabalho.

(SHREVE; JR, 1980)

O gerador de vapor é um equipamento que se destina a produzir vapor

através de uma troca térmica entre o combustível e a água, sendo que isto é

feito por este equipamento construído com chapas e tubos cuja finalidade é

fazer com que água se aqueça e passe do estado líquido para o gasoso,

aproveitando o calor liberado pelo combustível que faz com que as partes

metálicas da mesma se aqueçam e transfiram calor à água produzindo o vapor.

(LEITE; MILITÃO, 2008)

A geração de vapor é fundamental na produção de açúcar e álcool, pois

o vapor é o veículo que conduz a energia térmica necessária para evaporar a

água contida no caldo da cana na obtenção do açúcar, ou para evaporar e

separar o álcool nas colunas de destilação. Além disso, o vapor é responsável

19

por movimentar as turbinas, pela obtenção da energia mecânica nas moendas

e geração de energia elétrica. (LEITE; MILITÃO, 2008)

A caldeira (figura 1) nas usinas e destilarias que utilizam a cana-de-

açúcar como matéria-prima, é preparada para usar principalmente o bagaço de

cana como combustível, mas podem eventualmente queimar lenha. São

basicamente formadas de um queimador ou incinerador denominado de

fornalha, e por um recuperador de calor formado por um feixe tubular aletado

de formato especial que circunda a fornalha, denominado de parede d’água, e

que interliga dois balões cilíndricos horizontais de aço carbono de grande

espessura, onde a água é introduzida e de onde é distribuída para a tubulação.

(SHREVE; JR, 1980)

Figura 1: Caldeira aquatubular

Fonte: Sermatec, 2012

O bagaço, vindo das moendas é conduzido pelas esteiras

transportadoras, e espargido na parte superior da fornalha onde a temperatura

é de aproximadamente 1.200°C, através de sistema pneumático de distribuição

20

de bagaço. O comburente, o oxigênio, vem do ar que é introduzido na parte

inferior da fornalha através de uma grelha basculante, por um ventilador de

grande potência denominado de ventilador de ar forçado. A combustão ocorre

em suspensão, pois o ar insuflado através da grelha cria um colchão

pneumático que mantém o bagaço flutuando até sua queima total. O vapor

produzido nas caldeiras é distribuído para os pontos de consumo por rede de

tubulação termicamente isolada, com flexibilidade calculada e purgadores

localizados estrategicamente com a função de coletar o condensado e retorná-

lo ao sistema de tratamento d’água das caldeiras. (SILVA; 2007)

De acordo com Shreve (1980), existem dois principais tipos de caldeiras

- a de tubos de fogo e a de tubos de água. Na caldeira de tubos de água, a

mesma fica nos tubos e pode ser convertida a vapor com mais rapidez que a

de tubos de fogo, aumentando-se assim, sua eficiência. A água utilizada na

caldeira deve ser tratada antes de ser introduzida no equipamento. Com uma

água de má qualidade pode causar espumas, corrosão e formação de

incrustações, causando-se assim, perda de vapor e eficiência.

Uma indústria sucroalcooleira, que possui o sistema para geração, é

auto-suficiente em energia. Obtém-se potência e calor necessário para a

queima do seu próprio combustível, o bagaço. Uma fábrica projetada para ser

eficiente em energia e operada adequadamente, produzirá excesso de bagaço,

de onde se pode gerar eletricidade para venda. (PAYNE, 1989)

1.7 Combustíveis

Os combustíveis fósseis podem ser divididos em sólidos, líquidos e

gasosos. O custo dos diferentes consumos de energia varia conforme a região

dos pais. O carvão é um combustível importante de uso mundial e crescente na

geração de energia, mas há necessidade de se usar um combustível mais

limpo. Os combustíveis líquidos são derivados principalmente do petróleo e

também, são de extrema importância na produção de energia. Os derivados de

petróleo fornecem também grande quantidade de energia para os numerosos

motores de combustão interna existente no país. (SHREVE; JR, 1980)

21

Na obtenção de energia para fins industriais, os combustíveis sólidos

apresentam um elevado grau de importância, mas, possuem uma desvantagem

se comparado com os combustíveis líquidos e gasosos que são de mais fácil

manuseio e transporte. (HILSDORF et al, 2004)

Os combustíveis líquidos são amplamente utilizados na indústria devida

a facilidades de armazenamento, operação e transporte. Os combustíveis

líquidos são os mais importantes atualmente. O grande volume empregado nos

motores à combustão interna, nas indústrias e para produção de energia

elétrica, mostra sua grande importância na vida moderna. (HILSDORF et al,

2004)

O combustível gasoso tem sido mais utilizado na indústria nacional,

respondendo a demanda por fontes de energia mais limpas e eficientes. A

limitação de seu crescimento está na disponibilidade e distância dos centros

consumidores pela sua maior dificuldade de transportes. O Gás Liquefeito de

Petróleo (GLP) é importante combustível, tanto de aplicação industrial, como

doméstica. (HILSDORF et al, 2004)

1.8 Combustão

Quaisquer substâncias que reajam quimicamente liberando calor são

consideradas combustíveis. Os combustíveis industrialmente importantes são

compostos de carbono e podem ser facilmente queimados ao ar atmosférico

com grande desprendimento de calor e controlados sem esforço. (HILSDORF

et al, 2004)

A combustão é uma reação de óxido redução, sendo o combustível, o

redutor e o oxigênio o oxidante. A substância à custa da qual se produz a

combustão, que normalmente é o oxigênio, denomina-se comburente. A fonte

de oxigênio é o ar atmosférico, cuja composição porcentual é: Nitrogênio –

78,03%; Oxigênio – 20,99%; Argônio – 0,94%; Dióxido de carbono - 0,03%;

Hidrogênio – 0,01%; Neônio – 0,00123%; Hélio – 0,0004%; Criptônio

0,00005%; Xenônio 0,000006%. Destes pode-se considerar apenas duas

frações a do comburente (oxigênio) 20,9%, e dos gases inertes (nitrogênio e

22

gases raros) 79,1%. Em cálculos de combustão, considera-se a composição

volumétrica ou molar do ar atmosférico seco tendo assim o oxigênio 21% (peso

molecular = 32) e o nitrogênio 79% (peso molecular = 28). A fração considerada

nitrogênio abrange todos os gases raros e o dióxido de carbono. (HILSDORF et

al, 2004)

A reação química é a maneira de converter a energia de um combustível

em energia térmica útil, normalmente as reações de oxidação acontecem em

alta temperatura de matérias compostos de carbono com oxigênio do ar. Essas

são as reações de combustão. Quando átomos de carbono ou de

hidrocarbonetos se combinam, liberam energia sob vários tipos de atividades,

incluindo o calor. (HILSDORF et al, 2004)

De modo geral, a reação de combustão acontece em fase gasosa. O

combustível líquido é previamente evaporado e a reação de combustão é

efetuada entre o vapor do líquido e o oxigênio, intimamente misturados. Os

combustíveis sólidos são mais difíceis de entrarem em combustão, pois a

reação acontece na interface sólido-gás, devendo haver a propagação do

oxigênio através dos gases que envolvem o sólido para atingir a superfície do

sólido em combustão. (HILSDORF et al, 2004)

Dependendo das quantidades proporcionais de combustível e de

oxigênio pode haver combustões:

(1) Incompletas;

(2) Teoricamente completas;

(3) Praticamente completas.

A combustão incompleta é aquela que se realiza com deficiência de

oxigênio, ou seja, com uma quantidade de oxigênio inferior a necessária para

oxidar completamente o combustível. Nesse tipo de combustão aparece nos

gases residuais grandes quantidade de produtos não oxidados, como CO

(monóxido de carbono), e muitas vezes matéria combustível não queimada

(oxidada), como hidrocarbonetos. Evidentemente que nesse caso não haverá

oxigênio nos fumos. (HILSDORF et al, 2004)

Na combustão teoricamente completa há oxigênio suficiente para oxidar

completamente o combustível. Não haverá oxigênio nos fumos, pois todo

oxigênio introduzido para realizar a combustão será consumido, podendo

aparecer pequenas quantidades de CO. (HILSDORF et al, 2004)

23

A combustão será praticamente completa quando a quantidade de

oxigênio for maior que o necessário para oxidar completamente o combustível.

Nesse tipo de combustão haverá sempre quantidades de oxigênio nos fumos,

podendo ser maior ou menor, variando conforme o combustível queimado.

(HILSDORF et al, 2004)

A análise do gás de combustão (gás da chaminé) é importante para

controlar a combustão, pois as proporções de CO2, de CO e O2 neste gás

indicam se existe combustão completa ou excesso de ar. (SHREVE; JR, 1980)

1.9 Colheita e transporte da cana de açúcar

A cana-de-açúcar pode ser colhida no campo através do corte manual

ou por corte mecanizado com o auxílio de colhedoras específicas para esse

fim.

Depois de colhida no campo, a cana-de-açúcar é transportada por

caminhões até a indústria. No parque industrial, o caminhão é pesado em uma

balança com a finalidade de saber a quantidade de cana que ele carrega. O

próximo passo é a análise da quantidade de açúcar que aquela cana específica

possui, isto é feito com a retirada de uma amostra pequena do carregamento

através de sondas que podem ser oblíquas ou horizontais. A amostra da cana é

levada ao laboratório, que diagnosticará o índice de ATR (Açúcar Total

Recuperável), ou seja, a quantidade efetiva de açúcar que aquela cana tem.

Depois de pesada, a cana poderá ter dois destinos, ou será encaminhada

diretamente para a mesa alimentadora da usina (figura 2), onde poderá ser

lavada ou ventilada em limpeza a seco para a remoção das impurezas, e então

seguirá para o picador, desfibrador e moenda ou difusor. Algumas usinas

trabalham com pátio de recepção de cana e estocagem onde a cana é

depositada ou permanece nos próprios caminhões até ser encaminhada a

mesa alimentadora. (UDOP, 2012).

24

Figura 2: Mesa alimentadora de cana-de-açúcar.

Fonte: Os autores, 2012

1.9.1 Moagem da cana de açúcar

A moagem é basicamente um exercício de separação de materiais. A

cana constitui num conceito simples em uma fração sólida, a fibra, e outra

líquida, o caldo, que devem ser separados para a produção do açúcar e álcool.

(PAYNE, 1989)

A fibra é separada do caldo por aplicações de pressão à medida que a

cana passa entre conjunto de ternos de moendas denominado de tandem, a

eficiência do processo é determinada por vários fatores, como número de

compressões, pressão efetiva, drenagem, propriedades físicas da fibra e grau

de ruptura das células, fator que esta ligado com o preparo da cana. Cada

tandem é composto normalmente por seis ternos de moendas (figura 3), que

contam cada um com um rolo de pressão ou alimentação, rolo de entrada, um

de saída e um rolo superior. (PAYNE, 1989)

25

Figura 3: Visão geral de moendas de cana-de-açúcar.

Fonte: Os autores, 2012

Uma seção de moagem possui equipamentos para preparar a cana para

a moagem, estes podem ser facas rotativas, desfibradores ou combinações de

facas e desfibradores. (PAYNE, 1989)

A separação do caldo em uma moenda depende de um bom preparo da

cana a ser moída, que se consegue por meio de diversas máquinas de

preparo, mas os que se destacam são os desfibradores de martelo. Tal

desfibrador é composto por diversos martelos sendo que cada um possui em

torno de 20 Kg. Os martelos são ligados a um eixo que gira a uma velocidade

de 600 a 1000 RPM, onde cerca de 85 a 92% de suas células são rompidas,

aumentando assim sua densidade o que facilitará a extração do caldo. (SILVA,

2007)

1.10 Projeto de uma Caldeira

O projeto de uma caldeira a bagaço é utilizada principalmente para

suprir energia à fábrica, e o vapor ao processo tende a centralizar-se na

queima do bagaço a 48% de umidade e produzir vapor a uma pressão de 32

26

Kgf./cm². Quando há interesse de venda de energia essa pressão pode ser

dobrada, com isso o custo para implantação e operacional também é dobrado.

(PAYNE, 1989)

O bagaço bem preparado proporciona uma boa queima do material em

suspensão, assim, é mantida uma alimentação contínua do mesmo. Grelhas

rotativas asseguram a queima e é responsável pela remoção de cinzas. A

queima em suspensão fornece uma resposta mais rápida a variações de carga

(PAYNE, 1989). A figura 4 ilustra o funcionamento de uma caldeira aquatubular.

Figura 4: Funcionamento de uma caldeira aquatubular.

Fonte: Ferreira, 2011

Para um bom desempenho das caldeiras requer monitoramento das

perdas, pois à medida que se aumenta a pressão, tende a aumentá-las. Para

que essas perdas sejam reduzidas o uso de pré-aquecedores de ar e

economizadores é importante. Estes são trocadores de calor, fazem com que o

calor dos gases e água de saída da caldeira seja trocados com o ar e água que

27

estão entrando, aumentando assim a temperatura dos mesmos. Para que o

calor latente do vapor da água nos gases da combustão não seja reduzido, o

uso de um isolante térmico é imprescindível. (PAYNE, 1989)

Os lavadores úmidos devem ser construídos com material resistente a

corrosão. Sua finalidade é lavar o gás gerado na combustão antes de ser

eliminado pela chaminé, a velocidade dos gases deve ser controlada, para

aumentar a eficiência do lavador. (PAYNE, 1989)

1.10.1 Eficiência da Caldeira

A eficiência global de uma caldeira é expressa como a porcentagem

entre o calor transferido para o vapor e o calor disponível no combustível:

E = CV x 100 / PC Equação 1

onde,

E - eficiência

CV - calor transferido do vapor

PC - poder calorífico do bagaço

Por ser difícil de quantificar o bagaço inserido na caldeira em certo

período de tempo, se torna mais difícil obter dados reais da sua eficiência. Por

isso, é realizado um balanço de calor para uma caldeira, este é composto pela

soma das perdas transferidas para o vapor, condensação, gases não

queimados, purgas e perdas indeterminadas. Para uma boa avaliação do

funcionamento da caldeira, análise dos gases da combustão, medições de

temperatura e observações visuais são realizadas constantemente. (PAYNE,

1989)

1.10.2 Poder Calorífico

A qualidade do bagaço para fins energéticos pode ser medida através do

28

Poder Calorífico (PC), ou seja, a quantidade de calor que a combustão de 1Kg

do combustível considerado pode fornecer. Existem dois tipos de PC o poder

calorífico superior (PCS) e poder calorífico inferior (PCI). O PC do bagaço pode

variar em função de diversas condições, como umidade, quantidades de

impurezas vegetais e minerais, condições de trabalho, como nível de preparo

da cana, sistema de extração do caldo (moenda ou difusor), embebição (água

adicionada para facilitar a remoção do caldo) e também estocagem. (EMILE,

1977)

1.10.3 Poder Calorífico Superior

Denomina-se poder calorífico superior (PCS) quando se considera o

calor latente de vaporização da água formada pela reação de combustão

durante a queima do combustível com o ar seco. É o calor fornecido pela

combustão de 1 kg do combustível bruto, utilizado a 0ºC e sob uma pressão de

760 mm de mercúrio, sendo todos produtos da combustão relacionados à 0ºC

e 760 mm. O PCS é medido facilmente em laboratório, por meio de bomba

calorimétrica de Mahler. Quando se adota um valor comum do PCS de 4600

kcal/kg do bagaço seco não se comete um erro maior que 2%. (EMILE, 1977)

O PCS estabelece bem o potencial de calor teoricamente contido no

combustível, mas na prática industrial não foi possível fazer baixar a

temperatura dos gases de combustão abaixo do ponto de condensação por

isso se utiliza o PCI. (EMILE, 1977)

1.10.4 Poder Calorífico Inferior

O PCI é o resultado do PCS menos o calor latente formado pela água

durante a combustão. Neste caso, considera-se a água gerada pelos produtos

de combustão na forma de vapor. Em instalações industriais, a temperatura dos

29

gases de saída em processos de combustão é maior que a temperatura de

condensação da água na pressão atuante. Assim sendo, o PCI tem maior

aplicação prática no dimensionamento e avaliação de equipamentos (EMILE,

1977).

Segundo Emile (1977), o PCI de um combustível é dado pela fórmula:

PCI = PCS - 600E Equação 2

onde,

E, é o peso de vapor de água contido nos gases gerado pela combustão

de 1 kg do combustível.

Ainda como Emile (1977), o peso da água formada é igual a nove vezes

o peso de hidrogênio. Então para o combustível seco obtém-se:

E = 9H, onde:

H é o peso de hidrogênio entrando na composição de 1 kg do combustível.

Sendo assim:

PCI = PCS – 5400 H

Esta equação é aplicada apenas para o combustível seco. Para o

combustível úmido, é preciso também levar em consideração a umidade.

(EMILE, 1977)

Conforme Emile (1977), o bagaço seco contém de 6 a 7% de hidrogênio

e, se aceita o teor médio de 6,5. A equação 2 fornece então:

PCI = PCS - (0,065x5400)

PCI = 4600 – 350

PCI = 4250 Kcal/Kg

Conhecendo o PCI do bagaço seco, é possível se calcular o PCI para

bagaço úmido. Para isso deve se basear na composição centesimal do bagaço

úmido. A tabela 1 mostra o poder calorífico dos constituintes do bagaço úmido

da cana de açúcar. (EMILE, 1977)

Adotou-se como PC das impurezas do caldo o PC do melaço seco,

considerando como representante do conjunto destas impurezas. Quanto à

água, não somente seu PC é nulo, mas ainda absorva-se calor ao vaporizar

durante a combustão (PCI). (EMILE, 1977) Então:

PCS = 46f´ + 39,55s´ + 41i Equação 3

PCI = 46f´ + 39,55s´+ 41i – 2,5w – 350 Equação 4

30

Tabela 1: Poder calorífico dos constituintes do bagaço úmido. Constituintes % PC em kcal/kg

Fibra f´ 4600

Açúcar s´ 3955

Impurezas i 4100

Água w 0 Fonte: EMILE, 1977.

Como o PC do açúcar e das impurezas (i) são bem próximos um do

outro se utiliza valores médios para eles e também para a fibra (f´), para

simplificar o cálculo:

f´ = 100 – s´ – i – w

A pureza do caldo residual é geralmente cerca de 45 a 50%,

empregando os valores, tem-se:

i = 52,5s´/47,5s´

i = 1,1s´

Então:

PCS = 4600 – 12s´ – 46 w

PCI = 4250 – 12s´ – 48,5 w onde

PCS, poder calorífico superior do bagaço, em Kcal/Kg;

PCI, poder calorífico inferior do bagaço, em Kcal/Kg.

s´, açúcar % do bagaço;

w, umidade do bagaço = água % de bagaço.

1.10.5 Água de caldeira

A água a ser utilizada para gerar vapor, deve ser livre de contaminantes,

para evitar incrustações e corrosões. A fonte de suprimento para atender esses

requisitos é a água que se condensa do próprio vapor, denominado vapor

exausto ou vapor de escape. Como essa água não é suficiente devido a perdas

no processo, é preciso complementar essa perda, com água fria tratada

quando o suprimento de condensado é insuficiente. (PAYNE, 1989)

31

Para utilização de água bruta esta deve ser tratada quimicamente

dependendo de sua qualidade e da pressão da caldeira. Para o tratamento

deve ser feito remoção de sólidos insolúveis, precipitação dos constituintes

formadores de incrustações, aumento de pH e, em alguns casos, remoção por

troca iônica de componentes solúveis. Procedimentos padrões são utilizados

para o controle da caldeira, a necessidade básica é manter sua alcalinidade,

realizar tratamentos contra incrustações, fosfato ou quelato, manter o oxigênio

da água em concentrações mínimas e conservar um baixo nível de sólidos.

(PAYNE, 1989)

1.10.6 Bagaço utilizado como combustível

A queima do bagaço de cana-de-açúcar tem ganhado grande espaço na

cogeração de energia elétrica. O material seco que antes era considerado um

resíduo industrial, hoje se tornou um subproduto de grande interesse, não só

das indústrias sucroalcooleiras, mas também, para as que o utilizam como

combustível para produção de vapor ou energia elétrica.

No Brasil, o bagaço de cana-de-açúcar é obtido em grande quantidade,

sendo aproximadamente 250 Kg por tonelada de cana moída. O teor da

umidade do bagaço é um dos elementos essenciais para melhor produção de

vapor e consequentemente energia elétrica, se houver interesse. (HUGOT,

1977)

As usinas sucroalcooleiras extraem o caldo da fibra da cana, com intuito

de manter o bagaço resultante da extração com máximo de 50% de umidade,

mas nem sempre isso acontece. A qualidade do bagaço é essencial para um

melhor aproveitamento do combustível, as caldeiras em geral são projetadas

para queimar o bagaço numa concentração de 48 a 50% de umidade, sendo

que se for superior a 52% já ocorrerão problemas no processo, pois o

combustível não irá secar e não entrará em combustão, acumulando dentro do

sistema, e podendo gerar gases combustíveis aumentando a pressão na

fornalha. Com uma boa extração na moenda, o teor de açúcar é da ordem de

3% da energia total disponível, o ideal é que um bagaço com alto teor de

32

açúcar seja queimado de imediato, aproveitando seu alto teor energético.

(PAYNE, 1989).

1.10.7 Suprimento de ar

.

A quantidade de ar inserido no sistema é ajustada junto à quantidade de

bagaço que entra na fornalha, de forma a manter-se o mínimo de ar necessário

para a combustão. Para que aconteça a combustão completa, na prática, é

preciso quantidades excessivas de ar. O controle pode ser feito pela

porcentagem de monóxido de carbono e oxigênio na ausência de análise dos

gases de combustão para o teor de gases não queimados. O controle de rotina

é normalmente baseado nas medidas da pressão do ar na caldeira. Um

cuidadoso controle de emissão particulada é realizado nas chaminés para

atender a legislação sobre o meio ambiente. O controle do material particulado

é difícil, mesmo com eficientes lavadores úmidos. Quanto maior for o teor de

umidade do bagaço, ou impurezas presentes no mesmo, maior será a

quantidade de material não queimado, dificultando ainda mais sua retenção

antes de ser eliminado na atmosfera. Daí a importância de manter condições

uniformes de operação. (PAYNE, 1989)

1.10.8 Produção e utilização do vapor

As produções de vapor variam de acordo com as condições e,

principalmente com o calor transmitido ao vapor por Kg de bagaço queimado

em kcal, umidade do bagaço, açúcar em 1 Kg de bagaço e calor sensível da

fumaça, em kcal. Entretanto, na maioria dos casos, o peso de vapor produzido

por kg de bagaço está entre 2 e 2,7 kg. Comumente, próximo de 2,25 kg.

Conforme a fibra da cana e as condições de funcionamento do setor das

caldeiras são possíveis produzir entre 450 a 750 kg de vapor por tonelada de

33

cana. Normalmente de 600 a 650 kg. (EMILE, 1977).

Os usos do vapor de alta pressão para a produção de energia e do

vapor de escape para o processo tornam uma indústria sucroalcooleira

altamente eficaz na utilização de energia. Se o vapor de escape for gerado

suficientemente para atender a necessidade de todos os tachos, quando algum

tacho é parado, o vapor de escape em excesso é eliminado para a atmosfera.

Com isto, se provoca perda de energia, e também perda de condensado para

alimentação da caldeira. Para que esta perda seja reduzida é comum gerar

menos vapor de escape que a necessidade total e compensar a diferença

rebaixando o vapor de alta pressão através de válvulas redutoras. Um índice

usado como ponto de partida, é que, em geral 80% da demanda do pico do

processo devem ser abastecidos com vapor de escape. (PAYNE, 1989)

1.10.9 Tratamento da água de caldeira

A forma principal que água é usada para gerar energia é através da

conversão de energia cinética em energia mecânica, sendo que posteriormente

poderá ser transformada em energia elétrica. Na forma de energia cinética, a

água contorna um componente que gira em torno de um eixo central. Essa

movimentação pode acionar diversos equipamentos. (MIERZWA; ESPANHOL,

2005)

A água deve apresentar um grau de pureza elevado, pois a presença de

sólidos insolúveis causa incrustações, corrosões e erosão, dificultando o

processo e causando destruição dos encanamentos. (MIERZWA; ESPANHOL,

2005)

Para remover o oxigênio dissolvido na água de entrada é necessário

aquecer a água e mante-la escorrendo em uma pressão menor, esse processo

é denominado desaeração. Antes de entrar no processo a água é aquecida

pelo aproveitamento dos gases da combustão, porque todos os condensados

precisam ficar sem resfriamento. (PAYNE, 1989)

Correntes de purgas é retiram o acúmulo de sólidos insolúveis,

mantendo-se melhor aproveitamento dos equipamentos. (PAYNE, 1989)

CAPITULO II

2 ANÁLISE DO PROCESSO PRODUTIVO DA COGERAÇÃO

DE ENERGIA E A INFLUÊNCIA DA UMIDADE

Para elaboração deste capítulo, foram usadas informações obtidas a

partir de visitas à uma Usina Termelétrica situada no interior de São Paulo, que

utiliza a queima do bagaço de cana-de-açúcar para gerar energia elétrica. Os

valores se encontram na tabela 2.

A Usina Termelétrica em questão foi concebida para a geração e o

fornecimento de vapor, geração e distribuição de energia elétrica para as

plantas do complexo industrial e a comercialização do excedente produzido.

A planta instalada possui capacidade de geração de 150 toneladas de

vapor hora com produção de energia nominal de 28MW.

A usina de cogeração compra bagaço de usinas de açúcar e álcool da

região, transportado até a termelétrica com auxílio de caminhões. Ao chegar o

caminhão é pesado na balança e assim anota-se o resultado numa planilha

para controle diário de recebimento, é retirada uma amostra para fazer análise

de umidade deste bagaço. Diante do resultado é tomada a decisão, se este

insumo irá para o pátio, para o barracão ou até mesmo para a alimentação

direta da moega.

2.1 Técnica para análise de umidade do bagaço

As análises de umidade são realizadas conforme o procedimento

estabelecido pela empresa.

A amostra para determinação de umidade do bagaço é retirada das

cargas mediante a compra. Os equipamentos utilizados são: balança de

precisão, com capacidade 2,0 Kg, legibilidade 0,1 g; Estufa Spencer com cesto.

35

Pesa-se 50g do bagaço previamente homogeneizado no cesto da estufa

Spencer; liga-se a estufa que fica em funcionamento por 40 minutos a 105ºC;

desliga-se a mesma, retira-se o cesto e então o mesmo é pesado. A perda de

peso multiplicado por 2, indica a porcentagem de umidade do bagaço.

Exemplo:

Peso do cesto + amostra (g) 292,7

Peso do cesto + amostra após secagem (g) 267,8

Diferença de peso (g) 24,9

Umidade do bagaço (%) 49,8

2.2 Alimentação da caldeira

O bagaço que vai para a caldeira é alimentado na moega, equipamento

que contém em sua base uma esteira de borracha. O bagaço é conduzido por

outras esteiras, até chegar à esteira transportadora de talisca que alimenta o

bagaço na caldeira, por isso seu material é de ferro, para que suporte o calor

existente no equipamento e não se danifique. No caso do bagaço não ser todo

utilizado na caldeira, este é direcionado para a esteira de retorno, onde é

enviado novamente para a esteira de alimentação.

2.3 A Caldeira e seu funcionamento

A usina trabalha com a caldeira, modelo AMD-50-5GI aquatubular, sua

potência e de 132 MW e sua capacidade de vapor é de 150ton/h, trabalha com

pressão de 67 Kgf/cm2 a uma temperatura de 520ºC. A figura 5 ilustra o circuito

de água e vapor da termoelétrica.

36

Figura 5: Circuito de água e vapor da caldeira.

Fonte: A empresa, 2012

Ao cair dentro da caldeira o bagaço é queimado em suspensão, pois

dentro do equipamento existe ar sendo injetado por baixo da grelha

denominado ar primário, o mesmo acontece nos quatro cantos acima da

grelha, porém, este ar é direcionado para o centro fazendo com que o bagaço

fique girando como um ciclone. Este ar é denominado ar secundário, esses

procedimentos são necessários para que haja uma queima eficiente na caldeira

e assim forneça a entalpia necessária para gerar vapor, seu consumo médio de

bagaço é de 66,37 ton/h.

Para gerar vapor é necessário bagaço e água desmineralizada e produto

químico inibidor de corrosão. O processo de combustão ocorre com o

combustível, que neste caso específico é o bagaço e o comburente, o oxigênio.

Dentro da câmara de combustão, os gases liberados nesta reação

química, aquecem os tubos que contém água. A água evapora e vai para o

tubulão da caldeira (compartimento tubo que realiza a separação da água e

37

vapor) este tubo também recebe toda a água de entrada da caldeira e produtos

químicos utilizados neste processo. O vapor gerado na caldeira é direcionado

para a turbina.

2.4 Turbina e gerador

A empresa utiliza turbina, modelo HC – 1000E, sua potência é de 30,8

MW, o vapor faz com que a energia térmica seja convertida em energia

mecânica, fazendo com que o equipamento gire á 5450 RPM. A turbina está

conectada a um redutor, este reduz a rotação a 1800 RPM aumentando sua

força. O redutor é ligado ao gerador, onde será gerada a energia.

A potência do gerador é de 28 MW. Após ser gerada a energia elétrica,

esta é direcionada para a rede de distribuição. A planta tem como objetivo gerar

energia para suprir a demanda interna, porém se houver excedente, este é

vendido externamente.

Lembrando que além da energia elétrica, um terço do vapor gerado pela

usina é enviado ao complexo industrial, suprindo assim sua necessidade no

processo.

A geração de energia está diretamente ligada com a demanda de

bagaço e o preço que a energia está sendo ofertada. Todo processo é

automatizado, contando com núcleos operadores de última geração.

2.5 Proposta de instalação do secador

A empresa estudada não possui secador de biomassa. Em diversos

períodos, o bagaço de cana-de-açúcar, é consumido pela caldeira com teores

de umidade elevados. Diante dos dados coletados na empresa, e cálculos

realizados neste trabalho, propõe-se a instalação de um secador rotativo, para

reduzir a umidade do bagaço consumido pela caldeira para 50%, teor de

38

umidade que a mesma é projetada para atuar com melhor eficiência.

2.6 Secador rotativo para biomassa

Os secadores rotativos são constituídos por um tambor rotativo que

possui um eixo horizontal e pás de rebatimento, em seu interior, de avanço e

de alto rendimento, que tem como objetivo, beneficiar a troca térmica entre os

gases quentes e o bagaço que está sendo reduzida à umidade. (MANFREDINI

E SCHIANCHI)

O sistema que trabalha o secador (figura 6), é o de contracorrente, onde,

o percurso dos gases quentes é contrário à direção de partida do bagaço, isto

possibilita um rendimento térmico no processo. Na saída do tambor fica a

cabeça de descarga, onde a biomassa seca pode ser direcionada para o

processo ou estoque. (MANFREDINI E SCHIANCHI, 2012)

Figura 6: Funcionamento do secador rotativo de biomassa.

Fonte: MANFREDINI E SCHIANCHI, 2012

Para o funcionamento do secador pode ser usado diversas fontes de

calor, porém, para se trabalhar em condições propícias de funcionamento é

interessante sempre combinar o ciclo ao fornecimento de energia. O

rendimento da troca térmica é diretamente proporcional à diferença das

temperaturas. A temperatura de alimentação do secador tem que ser

39

compatível com as características química e física do bagaço introduzido no

processo. (MANFREDINI E SCHIANCHI, 2012)

2.7 Secador proposto para fluxo da termoelétrica

O orçamento do secador rotativo (figura 7), proposto para a empresa foi

elaborado por uma empresa de Equipamentos Industriais localizada na cidade

de Sertãozinho/SP que possui recursos humanos, tecnologia e materiais

necessários para desenvolver e produzir equipamentos dentro dos mais altos

padrões de tecnologia disponíveis atualmente no mercado.

Figura 7: Secador rotativo de biomassa.

Fonte: MANFREDINI E SCHIANCHI, 2012

Para o projeto a empresa consultada dimensionou o equipamento

conforme a necessidade de produção, referente aos dados fornecidos pela

empresa estudada, descritas na tabela 2, com fluxo de 70 ton/h de bagaço,

sendo que o material na entrada no secador poderá ter no máximo 65% de

umidade, podendo ser rebaixado a 20%, se necessário.

Para um perfeito funcionamento do equipamento, há necessidade de

uma fonte de calor. No caso da termelétrica, tal fonte será fornecida pelos

gases de exaustão da caldeira que estão em torno de 150 a 160ºC, antes do

40

lavador de gases, pois a temperatura dos gases de exaustão na chaminé é de

85ºC, o que aumentaria as dimensões internas do equipamento tornando-o

pouco eficiente.

Mesmo considerando 150 a 160ºC as dimensões do equipamento ainda

são elevadas, o equipamento projetado possui 7,9 metros de diâmetro e 56,8

metros de comprimento e um volume interno de 2784 m3, sendo necessária

uma área de 448,72m2 para instalação do mesmo.

O tempo de retenção do material no equipamento é de 4,82 minutos em

média, a uma velocidade de 4 RPM.

2.7.1 Informações técnicas para o equipamento

- Porcentagem de Umidade do Material na entrada do Secador: 65%

- Porcentagem de Umidade desejada do Material na Saída do Secador:

20%

- Fluxo de Biomassa: 70.000 Kg/h.

2.7.2 Composição do Equipamento

- Acionamentos Completos;

- Corpo com estrutura completa e Aletas transportadoras;

- Bicas de Entrada e Saída do Material;

- Sistema de Limpeza e Coleta do Pó Arrastado (Ciclone) e sua

respectiva estrutura;

- Ventilador para Insuflamento de Ar;

- Exaustor de tiragem de Ar e Material particulado;

- Dutos de Interligação entre Componentes;

- Dampers de Regulagem de saída de Ar e,

- Sistema de portas com peso regulado para evitar explosões.

41

2.7.3 Informações Técnicas do Equipamento

- Vazão de Gás de Aquecimento: 475.508 m3/h

- Volume de Produto na entrada do Secador: 466,67 m3

- Quantidade de Água Retirada do Produto: 101,92 m3/h

- Volume Úmido: 1,2387 m3/Kg ar seco

- Quantidade em peso de material na saída do Secador: 56.000 Kg

- Diâmetro: 7,9 metros

- Comprimento: 56,8 metros

- Volume de Design de Preenchimento: 2784 m3

- Área total do Secador: 448,72 m2

2.7.4 Potência do Equipamento

- 973 CV (calculado)

- 1000 CV (utilizado)

- Fator de Enchimento: 15%

- Rotação: 4 RPM

- Tempo de retenção do Material: 4,82 minutos em média

- Velocidade do Ar no interior do equipamento: 1,25 m/s (velocidade

superior a esse parâmetro pode causar arraste do material e diminuir a

eficiência do equipamento).

2.7.5 Acionamentos

- Motor Weg 1000 CV 4 Polos

- Redutor Helicoidal Redução 1,50 e fator de serviço 1,59.

- Peso estimado do Equipamento: 400.000 Kg

42

O Valor Total do equipamento é de R$ 6.580.620,00 (Seis Milhões e

Quinhentos e Oitenta Mil e Seiscentos e Vinte Reais), sendo pago 35% na

entrega do produto e o restante a negociar.

CAPITULO III

3 COLETA E CÁLCULO DOS DADOS

Foram fornecidos pela empresa dados diários de produção referente ao

período de setembro de 2011 a agosto de 2012 e, então, realizado médias

mensais para a umidade bagaço, e somatória para produção de vapor, energia

e bagaço consumido pela caldeira. Tais dados se encontram na tabela 2.

Tabela 2: Dados de produção de vapor, energia, consumo e umidade do bagaço de setembro de 2011 a agosto de 2012.

MÊS/ANO VAPOR REAL (Ton.)

ENERGIA GERADA

(MWh)

UMIDADE BAGAÇO

(%)

BAGAÇO CONSUMIDO CALDEIRA

(Ton.) Set/11 Out/11 Nov/11 Dez/11 Jan/12 Fev/12 Mar/12 Abr/12 Mai/12 Jun/12 Jul/12

Ago/12

79.401,00 73.946,75 50.063,37 35.677,13 47.517,12 32.081,38 59.232,87 64.809,50 40.313,75 11.472,50 4.462,50

34.336,25

12.559,69 11.322,23 5.086,97 5.252,90 4.882,30 3.269,00 11.056,68 13.215,69 7.617,88 1.942,68 118,85

1.334,81

50,32 50,36 49,89 54,51 60,47 59,74 59,02 60,12 58,07 55,97 61,96 51,18

36.949,82 34.449,56 23.029,22 18.733,92 30.515,67 20.052,16 36.075,15 41.079,79 23.752,25 6.304,56 3.035,45 16.360,29

TOTAL 533.314,12 77.659,68 55,52 290.337,85 Fonte: A empresa, 2012

O vapor produzido durante esse período foi distribuído para empresas

secundárias do grupo, que o utilizam para outros fins, e também é utilizado

pela própria empresa para o processo, geração e comercialização de energia

elétrica.

A umidade do bagaço é um dos fatores mais importantes para a geração

de energia. Como mostra a tabela 2, a média de todos os meses foi de 55,52%,

o que não é o ideal. As usinas sucroalcooleiras extraem o caldo da fibra da

cana, com intuito de manter o bagaço resultante da extração com umidade

máxima de 50%, mas nem sempre isso acontece, e o bagaço que fica

44

estocado a céu aberto fica vulnerável a ações climáticas. A qualidade do

bagaço é essencial para um melhor aproveitamento do combustível. Há meses

com registros de umidade superior a 60% o que possivelmente influenciou na

qualidade da combustão alterando o valor dos parâmetros de conversão de

quantidade de combustível em vapor, e consequentemente na produção de

energia.

À medida que a umidade do bagaço aumenta, diminui seu poder

calorífico inferior e com isso diminui também a quantidade de vapor produzido

por tonelada de bagaço. Para calcular o PCI, utilizou-se a equação 4. É

necessário saber também, a quantidade de açúcar (s), e a umidade contida no

bagaço (w). Como o açúcar, sofre poucas variações, usou-se 1,86 para todos

os meses, valor este utilizado pela empresa estudada. Os resultados obtidos

para o PCI se encontram na tabela 3.

Tabela 3: PCI do bagaço e tonelada de vapor/tonelada de bagaço em função da umidade.

MÊS/ANO PCI VAPOR PRODUZIDO/

BAGAÇO CONSUMIDO (Ton.)

Set/11 Out/11 Nov/11 Dez/11 Jan/12 Fev/12 Mar/12 Abr/12 Mai/12 Jun/12 Jul/12

Ago/12

1.787,01 1.785,05 1.807,82 1.583,71 1.294,92 1.330,47 1.365,43 1.311,97 1.411,44 1.513,27 1.222,56 1.745,32

2,15 2,15 2,17 1,90 1,56 1,60 1,64 1,58 1,70 1,82 1,47 2,10

MÉDIA 1.457,24 1,75 Fonte: Os autores, 2012

A quantidade de vapor produzido por tonelada de bagaço foi encontrada

dividindo-se o total de vapor produzido em cada mês pelo bagaço consumido

pela caldeira. Como em setembro, outubro e novembro, a umidade do bagaço

esteve próxima do ideal, foram adotados valores médios para o PCI, umidade e

vapor produzido por tonelada de bagaço, referente a esses meses, os dados

respectivamente encontrados foram 1.793,29; 50,19 e 2,16. Com isso,

multiplicando a média do vapor produzido por tonelada de bagaço, pelo bagaço

45

consumido na caldeira, encontrou-se o que seria possível produzir de vapor em

cada mês, subtraindo o resultado do que realmente foi produzido, encontrou-se

a quantidade de vapor que deixou de ser produzido, devido à influência da

umidade como mostra a tabela 4.

Tabela 4: Diferença de vapor não produzido.

MÊS/ANO VAPOR REAL (Ton.)

VAPOR TEÓRICO (Ton.)

VAPOR TEÓRICO - REAL (Ton.)

Set/11 Out/11 Nov/11 Dez/11 Jan/12 Fev/12 Mar/12 Abr/12 Mai/12 Jun/12 Jul/12

Ago/12

79.401,00 73.946,75 50.063,37 35.677,13 47.517,12 32.081,38 59.232,87 64.809,50 40.313,75 11.472,50 4.462,50 34.336,25

79.680,03 74.288,37 49.661,09 40.398,55 65.805,17 43.241,25 77.793,85 88.586,05 51.220,28 13.595,41 6.545,77

35.279,97

279,03 341,62

0,00 4.721,42

18.288,05 11.159,87 18.560,98 23.776,55 10.906,53 2.122,91 2.083,27 943,72

TOTAL 533.314,12 626.095,79 92.781,67 Fonte: Os autores, 2012

Devido a umidade do bagaço no mês de novembro ser menor que a

média adotada para realizar os cálculos, a produção de vapor real foi maior que

o vapor teórico, por isso o resultado para o vapor não produzido foi zero.

Conforme dados de produção utilizada pela empresa são necessários

em média 6,1 toneladas de vapor para se produzir 1 MW de energia. Para

calcular o valor em reais deixados de ser comercializados, pela energia que

não foi produzida, calculou-se a quantidade de MW que não foi gerada em

função do vapor não produzido dividindo o mesmo por 6,1 toneladas.

Como dito anteriormente, a empresa pode direcionar o vapor produzido

para cogeração de energia elétrica e enviar o vapor de escape para as

empresas secundárias do grupo ou rebaixar o vapor produzido para suprir a

demanda das empresas diminuindo assim sua produção de energia. No total,

deixaram de ser produzidas 92.781,67 toneladas de vapor, devido à influência

da umidade. Supondo que a empresa tivesse direcionado toda produção de

vapor para a produção de energia, poderiam ser convertidos em 15.276,06 MW

de energia elétrica.

O preço do MW é estabelecido conforme dados da Câmara de

46

Comercialização de Energia Elétrica (CCEE). Uma de suas principais

atribuições está estabelecida no inciso VI do Artigo 2º do Decreto nº

5.177/2004, realizar a contabilização dos montantes de energia elétrica

comercializados no Sistema Interligado Nacional (SIN), bem como promover a

liquidação financeira dos valores decorrentes das operações de compra e

venda de energia elétrica no Mercado de Curto Prazo (MCP). A CCEE

contabiliza as diferenças entre o que foi produzido ou consumido e o que foi

contratado, mediante consideração dos contratos e dos dados de medição

registrados. As diferenças positivas ou negativas apuradas são valoradas ao

Preço de Liquidação das Diferenças (PLD), com base em duas informações,

volumes contratados e volumes medidos, e então processado o cálculo para

contabilização (CCEE, 2012).

Como o valor do MW de energia sofre variações de mês para outro, o

cálculo para encontrar o total em reais da energia que não foi produzida a partir

do total de vapor também não produzido foi feito mês a mês e após isso

realizado a somatória conforme mostra a tabela 5.

Tabela 5: Energia que poderia ser gerada em MW e R$.

MÊS/ANO ENERGIA QUE PODERIA SER GERADA (MW)

VALOR DO MW (R$)

ENERGIA QUE SERIA GERADA (R$)

Set/11 Out/11 Nov/11 Dez/11 Jan/12 Fev/12 Mar/12 Abr/12 Mai/12 Jun/12 Jul/12 Ago/12

45,74 56,00 0,00

774,00 2.998,04 1.829,49 3.042,78 3.897,79 1.787,96 348,02 341,52 154,71

21,18 37,14 45,55 49,47 23,14 50,67

124,97 192,70 180,94 118,49 91,24

119,08

968,84 2.079,96

0,00 38.289,94 69.374,67 92.700,12

380.256,62 751.105,05 323.512,68 41.236,61 31.160,22 18.422,64

TOTAL 15.276,06 1.749.107,34 Fonte: Os autores, 2012

Sendo assim, com o total de energia que seria possível produzir, deixou-

se de comercializar uma diferença de um milhão setecentos e quarenta e nove

mil, cento e sete reais e trinta e quatro centavos.

Utilizando o secador com capacidade máxima de secagem, no caso,

reduzindo a umidade para 20%, é possível conseguir valores ainda mais

47

relevantes, tanto do ponto vista produtivo, quanto econômico. Com a umidade

a 20%, o PCI contido no bagaço atinge um valor de 3.257,68 Kcal/kg, com isso

é possível produzir quase 4 toneladas de vapor por tonelada de bagaço. Na

tabela 6 constam os valores de produção simulados para a empresa estudada,

com a umidade a 20%.

Tabela 6 - Comparação dos dados reais de produção x simulação de produção com umidade a 20%.

Fonte: Os autores, 2012

O vapor e consequentemente energia elétrica com o bagaço a 20% de

umidade atingem mais que o dobro da produção para o bagaço com diferentes

teores de umidade, variando de 49,89 a quase 62%, isso significa que seriam

produzidos a mais 604.044,95 toneladas de vapor e 99.023,77 MW de energia

elétrica. Esses valores resultariam em nove milhões noventa e quatro mil cento

e quarenta e cinco reais e cinqüenta e um centavos de energia elétrica

comercializada. No entanto, é necessário que se faça um estudo em relação

aos equipamentos instalados na termoelétrica, e avaliar se os mesmos

suportarão essa redução de umidade e aumento de produção, já que a caldeira

é projetada para queimar bagaço a 50% de umidade.

CONCLUSÃO

Após o estudo realizado em relação ao processo produtivo de cogeração

de energia elétrica, foi possível compreender a importância de se reaproveitar o

bagaço de cana-de-açúcar para produção de vapor e de energia que podem

ser utilizados no processo produtivo.

Observou-se a importância de controlar a umidade, fator relevante na

otimização do poder calorífico inferior do bagaço. A partir das informações

obtidas na empresa pesquisada, pode-se perceber que a umidade do bagaço

não se encontrava dentro dos níveis estabelecidos para a caldeira utilizada

pela usina. Conclui-se através dos cálculos, que a empresa deixou de produzir

92.781,67 toneladas de vapor, o que resultaria em 15.276,06 MW de energia

elétrica. Estes valores foram obtidos com o uso do secador mantendo-se a

umidade a 50%. Porém se o secador de bagaço fosse usado em sua

capacidade máxima de redução de umidade, que seria de 20%, os resultados

obtidos seriam ainda mais positivos.

Portanto, o trabalho mostrou que o uso de secador viabiliza

significativamente a produção de energia, transformada a partir da queima do

bagaço da cana-de-açúcar. Porém, para que se possa implantar um secador ao

processo produtivo de uma termoelétrica e reduzir a umidade a 20%, é

necessário saber se a caldeira suportará esta redução, já que as caldeiras

atuais são projetadas para queimar o bagaço em torno de 50% de umidade.

Deve-se ainda levar em consideração se há área suficiente para a implantação

do secador.

REFERÊNCIAS

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51