Considerações sobre o custo da secagem em função da produção de bagaço seco.

Para ambos os métodos de secagem avaliados, foi considerado como componente principal para o cálculo do custo da secagem o combustível utilizado para promover o aquecimento do ar, mais a energia elétrica consumida para a geração de micro-ondas responsável pela remoção de umidade do bagaço de laranja.

Neste estudo considerou-se que a geração de energia térmica para o aquecimento do ar estaria associada a uma fonte de energia química submetida à reação de combustão podendo optar por utilizar combustíveis oriundos de diversas fontes, tais como os fósseis (óleo combustível – OC, gás GLP, gás natural GN) ou as biomassas (bagaço de cana, lenha em tora, cavaco de lenha), entre outras que fazem parte de uma matriz energética.

A Tabela 34 apresenta dois tipos de combustível, um de origem fóssil e outro oriundo de biomassa, cujos dados foram utilizados nos cálculos do custo da secagem.

Tabela 34. Poder Calorífico Inferior (kJ/kg) e preço de venda dos combustíveis.

Fontes Energéticas *PCI (kJ kg-1) **Preço de venda (R$ kg-1)

Bagaço de cana (50%) 7.536,24 0,12

Óleo combustível 39.983,94 1,50

* www.arauterm.com.br/pdf/tabela_pc_inferior.pdf **Fonte: Valor Econômico (22/07/2015)

A partir dos resultados obtidos para o consumo de energia térmica (ETtf) com aplicação de micro-ondas e o resultado do estudo puramente convectivo em kJ, (Tabela 31) calculou-se o custo do combustível necessário para realizar uma secagem hipotética do bagaço da laranja durante o período de safra.

Em relação ao custo da energia elétrica consumida, adotou-se a tarifa da concessionária que abastece a região de Campinas que no caso é a CPFL, cujo valor de distribuição é de R$ 0,42 por kWh, sem levar em conta o sistema de bandeiras tarifárias que indicam se a energia custa mais ou menos, em função da dificuldade de geração de eletricidade devido à estiagem, obtendo-se o seguinte valor:

Custo da energia elétrica (Cee).

Cee = (0,26 kW x 60 min.)/18 min. x 24 h x 210 dias x 0,42 R$ kW-1

Cee = R$ 1.834,56

A este valor deve-se acrescentar o custo proveniente do combustível utilizado para aquecer o ar, admitindo-se que a eficiência do sistema de geração de energia térmico é de 70%.

Custo do bagaço de cana com 50% de umidade (Cbc).

Cbc = (1.340,43 kJ x 60 min.)/18 min. x 24 h x 210 dias/(7.536,24 kJ kg-1 x 0,70) x R$ 0,12

Cbc = R$ 512,25

Custo do óleo combustível OC 2A (Coc).

Coc = (1.340,43 kJ x 60 min.)/18 min. x 24 h x 210 dias/(39.983,94 kJ kg-1 x 0,70) x R$ 1,50

Para a secagem convectiva foram consideradas as mesmas condições de trabalho adotadas para o sistema combinado, obtendo-se os seguintes resultados:

Custo do bagaço de cana com 50% de umidade (Cbc).

Cbc = (4.530 kJ x 60 min.)/46 min. x 24 h x 210 dias/(7.536,24 kJ kg-1 x 0,70) x R$ 0,12

Cbc = R$ 677,40

Custo do óleo combustível OC 2A (Coc).

Coc = (4.530 kJ x 60 min.)/46 min. x 24 h x 210 dias/(39.983,94 kJ kg-1 x 0,70) x R$ 1,50

Coc = R$ 1.595,98

O custo da secagem (CS) foi calculado com base no preço do combustível consumido para produzir uma tonelada de bagaço de laranja seco (tbs) durante a safra cujos resultados

estão apresentados na Tabela 35.

Tabela 35. Custo de secagem por safra (R$/tbs).

Custos (R$) Produção (t) Custo da Secagem (R$ tbs-1)

Cbc Coc Bagaço seco CSbc CSoc

MO 2.346,81 3.041,43 28,27 83,01 107,58

SMO 677,40 1.595,98 10,98 61,69 145,35

Onde:

Cbc = Custo do bagaço de cana;

Coc = Custo do óleo combustível;

CSbc = Custo da secagem utilizando bagaço de cana;

CSoc = Custo da secagem utilizando óleo combustível OC 2A.

Os resultados apresentados na Tabela 36 indicou que o custo de secagem no processo convectivo combinado com micro-ondas ao se utilizar o bagaço de cana, foi de R$ 83,01 por tonelada, contra R$ 61,69 por tonelada, ou seja, 1,34 vezes superior em relação ao processo puramente convectivo, diferença significativa, devido ao acréscimo da parcela da energia elétrica R$ 1.834,56, consumida para a geração da energia de micro-ondas nos cálculos do custo.

Ao se utilizar o óleo combustível OC 2A, o sistema combinado com micro-ondas obteve vantagem em relação ao custo da secagem puramente convectiva, obtendo um valor final de R$ 107,58 por tonelada contra R$ 145,35 por tonelada.

Tal diferença é resultado do alto custo do óleo OC 2A e a baixa capacidade de produção de bagaço de laranja ao se utilizar o sistema tradicional, 2,57 vezes menor em relação ao sistema combinado com micro-ondas, justificando a utilização de combustíveis oriundos de biomassa que possuem preços inferiores se comparado com os combustíveis de origem fóssil.

Portanto conclui-se que a opção mais econômica é a utilização do bagaço de cana, porém menos eficiente por apresentar o menor poder calorífico exigindo-se maiores quantidades de combustível para produzir a mesma energia obtida ao se utilizar o óleo OC 2A, consequentemente implicando em maiores áreas de armazenamento.

A utilização da secagem combinada com micro-ondas poderia ser viabilizada através da integração com um sistema de cogeração.

Indicado principalmente para as indústrias que possuem altas demanda térmica, disponibilidade de combustível e operando seus sistemas ininterruptamente. A utilização de turbinas a vapor acopladas a geradores, permitiria a redução do custo da energia elétrica consumida pelo sistema de micro-ondas durante o processo de secagem do bagaço.

A tabela 36 apresenta a comparação entre os valores obtidos nos testes de secagem.

Tabela 36 - Comparações entre os processos de secagem.

Parâmetros Secador Rotativo

Com Micro-ondas Sem micro-ondas Teor de umidade inicial do bagaço de laranja (%) 28,80 28,86 Teor de umidade final do bagaço de laranja (%) 13,70 13,89 Quantidade de bagaço de laranja processado (kg) 2,03 2,03

Água evaporada (kg) 0,356 0,352

Tempo de processo (min.) 18,00 46,00

Massa de bagaço seco produzido (kg h-1) 5,60 2,18

Energia útil fornecida pelo magnetron (MJ) 0,96 -

Consumo de energia para aquecer o ar (kJ) 1,34 4,53

Energia térmica total fornecida (MJ) 2,30 4,53

Consumo de Energia Térmica Total (MJ kgae-1) 6,44 12,86

Eficiência energética ηe (%) 37,46 19,57

Custo da secagem para bagaço de cana (R$ tbs-1) 83,01 61,69

6. CONCLUSÕES

As análises e testes efetuados permitiram que se alcançassem os objetivos deste trabalho, ou seja, a comparação do desempenho energético entre os secadores rotativo com aplicação de micro-ondas e sem aplicação, mesmo considerando-se a escala piloto.

 Os resultados da caracterização do bagaço de laranja apresentaram resultados com baixos coeficientes de variação, indicando a adequação das metodologias utilizadas.

 Os resultados da caracterização do bagaço de laranja apresentaram resultados coerentes, com baixos coeficientes de variação, indicando a adequação dos métodos utilizados.

 A técnica de estímulo e resposta utilizando método de pulso de traçador mostrou-se eficiente na distribuição do tempo de residência do bagaço de laranja no secador rotativo. A metodologia do planejamento estatístico permitiu avaliar a influência significativa da variação da rotação do cilindro e da vazão de alimentação do produto na DTR.

 Os resultados obtidos com o forno de micro-ondas adaptado permitiu elaborar as curvas de secagem, medir o consumo de energia e densidade de potência. A metodologia do planejamento experimental gerou modelo significativo, representado através da superfície de resposta e curva de contorno para a energia térmica total fornecida (ETtf).

 As variáveis, potência de micro-ondas e temperatura do ar se mostraram significativas sobre a secagem do bagaço de laranja. A elevação destes níveis aumentou consideravelmente a taxa de secagem acelerando a retirada da umidade do material reduzindo o tempo da secagem.

 A secagem contínua com aplicação de micro-ondas provou ser eficaz, mantendo as características de qualidade do bagaço de laranja e aumentando a taxa média de secagem, reduzindo o consumo de energia térmica total fornecida (ETtf) em 38,6% e o consumo específico de energia térmica (CEET) em 39,34%, reduziu em 60% o tempo

total da secagem, além de aumentar 2,56 vezes a produtividade, quando comparado ao processo puramente convectivo a 65 °C sem aplicação de micro-ondas.

 O custo da secagem para o processo convectivo combinado com micro-ondas foi 1,34 vezes superior utilizando o bagaço de cana e 1,35 vezes inferior ao utilizar óleo combustível OC 2A em relação ao processo puramente convectivo.

 Considerando os níveis elevados da tarifa de energia elétrica, a redução do custo de secagem combinada com micro-ondas pode ser viabilizada através da integração com um sistema de cogeração ao se utilizar caldeiras que produzem vapor com alta qualidade energética.