Instrumentação Para Um Sistema
de Monitoramento das Grandezas
de Um Projeto de Co-Geração de
Energia
Yuri Ferruzzi,
Samuel Nelson Melegari de Souza, James Morais,
Estor Gnoatto,
O Biogás
{ Um biodigestor é essencialmente um tanque fechado
conforme Figura 01, onde os resíduos são
armazenados em condições anaeróbias, e assim reagindo para produção de biogás.
O processo de queima
O processo e queima do biogás utiliza um
circuito fechado de queima e combustão
automatizado que garante que todo o biogás
que sai do biodigestor possa ser, medido por
um sensor de fluxo, enviado ao um flare e ou
aos motogeradores para que seja queimado.
Um dispositivo de controle de pressão no
biodigestor controla o envio de biogás para o
sistema
grandezas pertinentes ao processo
{
Vazão de biogás
{
Temperatura interna e externa ao biodigestor
(termopares)
{
Qualidade do biogás, analisadores de biogás
CH4, e H2S
{
Pressão do biodigestor
{
Sistema de aproveitamento energético (Flare,
incinerador, motor-gerador de energia).
{
Sistema de monitoramento e controle
automatizados.
{
Medidor de KWh gerado.
{
Controlador de sincronismo e entrada e saída
Materiais e métodos
{ A coleta de dados será realizada num período de 6 meses.
Os dejetos obtidos de aves utilizados na pesquisa, foram coletados nas instalações da Unidade Industrial de
Vegetais (UIA) da Cooperativa Agroindustrial LAR: localizada na Br 277, município de Matelandia, Paraná
A) Qualidade do biogás
{ Com a finalidade de identificar a qualidade de
CH4 contido no biogás utiliza-se um analisador de gases fixo com leitura continua e com envio de dados através de um sinal de 4 a 20mA, onde um registrador de dados armazenará tais valores
Modelo SD-705R1D
baseia-se no sensor (infravermelho não-dispersivo), este feixe luminoso infravermelho emitido a partir de uma fonte de luz passa
através de um recipiente e um filtro óptico passa-faixa, que transmite a absorção dos gases medidos e é absorvida por uma célula de
Problemas observados
{ O analisador apresentou a necessidade de se
corrigir o erro de zero diariamente, por
ultrapassar o valor de 100% da escala e também a instalação de um filtro de líquidos com zeolitos para retirar a umidade.
{ O processo de calibração, também necessita de
equipamento extra, tais como: Cilindro com
amostra de gás conhecida, válvula de controle de saída para 2 l/h, e deve ser feito de seis em seis meses.
B) Medição da vazão de biogás
{
A vazão de biogás para o sistema de queima
depende do modelo de medidor instalado.
{
A medição da vazão permite a determinação da
razão entre a energia elétrica produzida (KWh)
e o Volume de gás (Nm
3/h) utilizado para a
Transmissor de Vazão Mássica por
Dispersão Térmica
É necessário configura-lo em função do diâmetro da tubulação
Padrão de instalação, posição
Padrão de instalação, distâncias
C) Pressão de trabalho
{ Esta pressão é ajustada para que o queimador
padrão instalado queime apenas o excedente de biogás produzido e não consumido pelo sistema de co-geração.
{ Não permitindo pressões acima do suportado pelo
biodigestor, a informação do comportamento da pressão além de ter a finalidade de evitar que o biodigestor infle além do suportado e se rompa, permitirá analisar futuros dimensionamentos de biodigestores
Antes
Depois
{
A medição absoluta de antes, foi substituída
pelo sistema de medida diferencial, mais
adequado para se medir a pressão interna do
biodigestor
Termopar
Medidor de pressão
D) Medida da Temperatura
{ Medida de temperatura permite avalizar o
comportamento térmico do biodigestor, tendo três medidores de temperatura, um diretamente ao
biodigestor, um registrando a temperatura externa, instalado abrigado na sombra, e um terceiro acoplado ao sistema de queima (flare), para monitora a quando da queima do gás, se a presença ou não da chama
E) Flare
{ Trata se de uma pilha vertical ou chaminé elevada e é
utilizada para desafogar e/ou queimar o gás residual, que sobra da geração de energia. Para segurança do sistema, o flare deve apresentar um sistema de
estabilização e proteção da chama em tela de aço inox tipo “corta chama”, denominada válvula corta chamas.
Sistema de registro de dados
{ Um equipamento de aquisição e registro de variáveis
analógicas, opera como um registrador eletrônico de dados, armazenando as informações adquiridas em sua memória interna para análise posterior. Seus oito
Resultados preliminares
-
A média de concentração de CH
4medida
foi de 71%.
Verificou-se que um motor gerador a biogás
100 kVA (80 kW), apresentou uma produção
de 1,2 kWh/Nm
3(67,5 Nm
3/h). Com uma
carga de 50% (40 kW) esse valor cai para
0,9 kWh/Nm
3. (45 Nm
3/h)
Considerações finais
{ Os sistemas de instrumentação especificados e
instalados são importantes para validar e/ou dar suporte para análises de viabilidade de
implantação de sistemas de geração distribuída a biogás.
{ Exemplo: um motor gerador operando a baixa
carga, tem baixa eficiência, ou melhor, desperdício de biogás.
{ Desperdício de biogás pode inviabilizar o
Referências
{ AVELLAR, L. H. N., CARROCCI, L. R.,SILVEIRA, J. L.; UNESP – Campus de Guaratinguetá
Departamento de Energia; A utilização de subprodutos agro-industriais na geração de energia em unidades co-geradoras; Revista Biotecnologia Ciência & Desenvolvimento;n.
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http://www.biotecnologia.com.br/revista/bio13/biogas.pdf último acesso em 2010.
{ COSTA, D. F. Geração de Energia Elétrica a Partir do Biogás do Tratamento de Esgoto.
Dissertação de Mestrado, USP, São Paulo, 2006.
{ JOHNSON, CURTIS D. 2006. Process Control Instrumentation Technology, 8/E. Prentice
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{ MIRIAM HINOSTROZA, 2010 CDM Technology Overview, disponível em:
http://cdm.unfccc.int/Nairobi_Framework/nf_tech_fs.pdf, último acesso em 2010.
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