A utilização de secadores mecânicos para secagem do café tem a vantagem de reduzir o tempo de secagem dos grãos, o que oferece maior viabilidade em regiões onde há clima úmido e/ou períodos chuvosos. Após um certo período de armazenamento, o cheiro de fumaça desaparece e o aroma específico do café volta a ser percebido.
Produção brasileira de café
Tipos de secagem
Moreira (2015) relatou que a secagem é um processo que tem grande impacto na qualidade final do grão, por ser a fase com maior consumo de energia, envolvendo maior investimento financeiro e riscos de danos físicos e fisiológicos. Esse processo é de extrema importância, pois mal executado afeta diretamente a qualidade do produto.
Aplicações da bomba de calor
A maioria das bombas de calor atualmente opera em um ciclo mecânico de compressão de vapor ou em um ciclo de absorção. Teoricamente, a bomba de calor pode ser conseguida com outros ciclos termodinâmicos, incluindo os ciclos Stirling e Vuilleumier, ciclos monofásicos (por exemplo, com ar, CO2 ou gases nobres), sistemas de sorção de vapor sólido, sistemas híbridos (nomeadamente uma combinação de vapor de compressão e ciclo de absorção). ) e processos eletromagnéticos e acústicos. A bomba de calor é um equipamento mais complexo e caro que o aquecimento por resistência elétrica ou as caldeiras, mas permite atingir uma eficiência muito superior (BELO, 2013).
O desempenho técnico e econômico de uma bomba de calor está intimamente relacionado às características da fonte de calor utilizada (LOBO, AOKI, TEIXEIRA, PAULILLO, 2004), portanto o correto dimensionamento e a precisão da instalação influenciam diretamente na qualidade do sistema, o que economiza e garante uma longa vida útil do equipamento utilizado. Dimensionadas e instaladas adequadamente, as bombas de calor podem reduzir os custos de aquecimento em 30 a 50 por cento em comparação com os fornos eléctricos. Savi e Colucci (2010) disseram que a primeira lei da termodinâmica afirma a conservação da energia e que a eficiência de qualquer equipamento não pode ser maior que a unidade, o que significa que ele não pode realizar mais trabalho do que a quantidade de calor que seu sistema absorve.
As bombas de calor permitem o mesmo uso de energia elétrica para fornecer uma potência térmica superior à consumida (BELO, 2013).
Componentes da bomba de calor
- Compressor
- Condensador
- Válvula de expansão
- Evaporador
Ele garante que o gás refrigerante seja fornecido ao evaporador nas condições adequadas de temperatura e pressão, para que todo o evaporador seja utilizado para superaquecimento. Segundo Luiz (2007), a válvula de expansão tem a função de controlar a passagem do líquido refrigerante criando uma resistência que provoca uma diferença de pressão entre o lado de alta pressão do condensador e o lado de baixa pressão localizado no evaporador. A válvula de expansão térmica é um elemento essencial da bomba de calor, ou seja, do ciclo que permite a climatização.
O controle do fluxo do gás refrigerante é feito por meio de um bulbo conectado a um sensor de temperatura e ocupado por um gás semelhante ao do projeto, que faz com que a válvula se abra contra a mola de pressão em seu interior quando a temperatura aumenta. A finalidade do evaporador é promover a absorção do calor do ar de processo para o fluido de trabalho (LUIZ, 2007). Segundo Belo (2013), o evaporador realiza a troca de calor entre o refrigerante e o ar, no caso de uma bomba de calor ar-água, o evaporador é um trocador com aletas, para que ocorra a troca entre o ar e a água. refrigerante, o sistema garante maior eficiência e qualidade durante o processo.
Isto reduz a pressão gerada pela queda de temperatura, permitindo que o líquido absorva o ar ambiente.
Secador utilizado para a secagem do café
Equipamento utilizado para aferir a umidade dos grãos
Acompanhamento da temperatura do secador
Durante a secagem em secadores rotativos, porém, o controle da temperatura que entra no secador fica limitado apenas ao medidor de temperatura localizado na turbina (figura 5), que envia o ar aquecido para dentro do secador. Esse medidor tem 10 cm de comprimento e é composto por é uma limitação para monitorar todo o interior da turbina, visto que esta possui profundidade radial de 90 cm. No secador existe o mesmo modelo de medidor de temperatura onde é possível monitorar a temperatura em que o café se encontra durante o processo de secagem. Desta forma, o trabalhador que executa a tarefa tem confiabilidade no processo de secagem para que o volume de lenha não seja ultrapassado durante a combustão, o que leva ao aumento da temperatura no medidor de entrada e posteriormente no interior do secador, o que causa problemas na qualidade. do produto..
Quanto maior o volume de café dentro do secador, maior será sua eficiência durante o processo.A temperatura que o forno fornece à turbina e que é enviada ao secador varia de acordo com a quantidade de combustível aplicada para a combustão, pois deve ser mantida entre 80° e 90°C no medidor acoplado à turbina para que no interior do secador haja uma temperatura entre 30° e 40°C. Por serem aparelhos que comportam até dez mil litros ou 50 sacas de café processado, quanto menor a massa de café que é processada no processo, menor é sua eficiência, pois acaba distribuindo o calor gerado no ambiente. Nas amostras monitoradas observou-se que quanto menor o volume de café, maior a demanda de horas de trabalho quando o café apresenta altos níveis de umidade, gerando maiores custos para processamento do produto.
Combustível utilizado na fornalha
Investimentos para o beneficiamento do café
Cálculo da eficiência da lenha
Somando os valores convertidos e realizando os cálculos do poder calorífico e da energia produzida, obteve-se a tabela 4, que apresenta os resultados encontrados para o consumo total de cada amostra processada no secador em quilojoules para a quantidade de lenha que foi calculada em quilogramas.. Já os 13.020 quilogramas de polpa de eucalipto utilizados durante o processo de secagem tiveram uma variação de umidade de cerca de 3%. Como os dados obtidos são relativos ao consumo total de lenha e à geração total de energia (kJ), a tabela 5 apresenta a energia dividida pelas horas trabalhadas na secagem dos grãos.
Utilizar a energia produzida pelo forno em (kJ) e convertê-la para a mesma quantidade produzida em BTUs (British Thermal Units) determina o tamanho do equipamento a ser utilizado. No cálculo da equivalência entre essas grandezas também é necessário levar em consideração as perdas de calor durante o processo no forno, turbina e secador.Durante a combustão da lenha é gerado calor, parte do qual é utilizado para secar o café, parte é dispersa no meio ambiente e representa aproximadamente 40% da energia produzida. As perdas ocorrem na carcaça do secador por se tratar de um equipamento com vazamento, de modo que a energia que não entra em contato com os grãos também é liberada no meio ambiente.
É possível observar esse processo através de medidores de temperatura instalados na entrada do secador e outro no meio do secador.
Eficiência em BTUs
A Tabela 8 apresenta o consumo em reais do motor durante as horas trabalhadas multiplicado pelo preço do kW/h cobrado no mês de julho de 2018.
Investimento total para a produção no modelo convencional
Assim, o correto dimensionamento da bomba de calor torna-se possível observando o efeito que ela proporciona na secagem e o consumo necessário de energia elétrica que consome. Com o valor total investido para a produção final do produto, torna-se possível mensurar o valor utilizado para produzir cada saca de café beneficiado. Com este valor aplicado à produção das três amostras beneficiadas no processo convencional, é possível escolher a bomba de calor adequada observando os dados técnicos do equipamento e potência, a partir dos quais é feita a comparação do investimento para o mesmo período de utilização. torna-se possível.
Bomba de calor dimensionada
Para que a instalação da bomba de calor aproveite ao máximo a sua potência, é necessário regular o secador. Totalmente fechada e sem furos como a original, para que a bomba de calor possa estabilizar a temperatura no secador através das linhas de sucção e expansão de acordo com a escolha do usuário. A bomba de calor é instalada em ambiente aberto e arejado onde possui boa ventilação para que possa utilizar toda a sua potência, é instalada a 3 metros do secador para que não seja afetada pelo calor que o secador pode emitir devido ao interno aquecimento durante o processo de trabalho.
A partir do momento do fechamento do secador não haverá mais perda de energia em forma de calor para o ambiente, tornando o processo de secagem dos grãos otimizado e eficiente, a temperatura em seu interior será distribuída uniformemente e atingirá todo o interior do secador . , o que elimina o problema de secagem de volumes menores. Conforme observado no modelo convencional, quanto menor a quantidade de café processado, menor será a eficiência de secagem devido à maior dissipação de calor para o ambiente. Com as especificações do fabricante da bomba de calor é possível calcular o seu consumo durante as horas trabalhadas no modelo convencional e criar um investimento comparativo para produzir as mesmas quantidades de sacos processados durante o processo se este estivesse em funcionamento.
Com os valores de materiais e instalação obteve-se um valor total de 11.098,32 reais para concretizar o investimento para implantação da bomba de calor.
Comparativo entre os dois processos
Para utilizar a bomba de calor no projeto é necessário adaptar o secador para que fique completamente fechado com uma saída de ar em um dos lados que também possa regular a temperatura interna, para que o equipamento aproveite ao máximo. eficiência durante o trabalho. Com os valores dos dois processos foi possível demonstrar os investimentos necessários por saca processada, constatando que o uso da bomba de calor é vantajoso para ser adaptado ao secador e utilizado para secagem dos grãos. A propriedade onde foi realizada a pesquisa tem uma produção média anual de 600 sacas de café, onde a substituição do conjunto do forno turbina pela bomba de calor é benéfica porque a economia gerada por não ter que comprar lenha para combustível ou usar o motor é responsável por esse. para acionar a turbina que envia ar para o secador são satisfatórios.
Proporcionar ao proprietário o retorno do seu investimento em média de três safras mantendo sua produção anual, além de produzir cafés com qualidades superiores, já que ao utilizar a bomba de calor o trabalhador tem mais controle da temperatura durante o processo de secagem, o que garante que durante as horas trabalhadas garanta que o café atinja a temperatura ideal e constante, otimizando a temperatura. Como o projeto foi desenvolvido com o intuito de verificar se a bomba de calor pode ser tecnicamente viável para secagem de café em secador rotativo ou não, onde foi demonstrada uma adequação no secador e também na utilização da unidade evaporadora da bomba de calor vinculada ao At numa das extremidades do equipamento deixo como trabalho futuro a construção de uma unidade evaporadora específica para ser colocada no secador para futuros projetos relacionados com este tema. LOBO, AOKI TEIXEIRA, PAULILLO. Determinação da eficiência e aplicabilidade de bombas de calor em clima subtropical temperado – Típico da região sul do país.
Beskikbaar by: https://ctazm.org.br/bibliotecas/pre-colheita-e-pos- Escolha-fazendo-um-cafe-de-qualidade-174.pdf.
