bomba de calor Água-Água acionada a biogÁs para ... ?· nas unidades produtoras de leite tipos...

Download BOMBA DE CALOR ÁGUA-ÁGUA ACIONADA A BIOGÁS PARA ... ?· Nas unidades produtoras de leite tipos A…

Post on 23-Nov-2018

212 views

Category:

Documents

0 download

Embed Size (px)

TRANSCRIPT

  • BOMBA DE CALOR GUA-GUA ACIONADA A BIOGS PARA AQUECIMENTO E RESFRIAMENTO EM FAZENDAS LEITEIRAS VI-

    SANDO A RACIONALIZAO NO USO DA ENERGIA ELTRICA

    RODRIGO APARECIDO JORDAN Engenheiro Agrcola, aluno de Doutorado, FEAGRI/UNICAMP, Departamento de Construes Rurais, Caixa Postal 6011, CEP 13083-970, Campinas-SP, tel: (19)

    3788-1013, e-mail: jordan@agr.unicamp.br

    LUS AUGUSTO BARBOSA CORTEZ Orientador do presente trabalho, Prof. Dr. Livre Docente FEAGRI/UNICAMP, De-partamento de Construes Rurais, Caixa Postal 6011, CEP 13083-970, Campi-

    nas-SP, tel: (19) 3788-4702, e-mail: cortez@reitoria.unicamp.br

    RICARDO BALDASSIN JNIOR Engenheiro Mecnico, aluno de Mestrado, FEM/UNICAMP, CEP 13083-970,

    Campinas-SP, tel: (19) 3788-1013, e-mail: baldassin@fem.unicamp.br

    LINCOLN DE CAMARGO NEVES FILHO Prof. M.Sc. Assistente do Departamento de Engenharia de Alimentos, FE-

    A/UNICAMP, CEP 13083-970, Campinas-SP, tel: (019) 3788-4040, e-mail: neves-lin@fea.unicamp.br.

    JORGE DE LUCAS JR.

    Prof. adjunto, Departamento de Engenharia Rural, Faculdade de Cincias Agr-rias e Veterinrias UNESP, Campus de Jaboticabal, Jaboticabal-SP, tel: (16)

    3209-2637, e-mail:jlucas@fcav.unesp.Br

    HONORATO CCALI PACCO Engenheiro de Alimentos, aluno de Doutorado, FEAGRI/UNICAMP, Departamento

    de Construes Rurais, Caixa Postal 6011, CEP 13083-970, Campinas-SP, tel: (19) 3788-1013, e-mail: honorato.pacco@agr.unicamp.br

    RESUMO Este trabalho mostra alguns resultados de um projeto ainda em fase inicial, que objetiva o desenvol-vimento de uma bomba de calor gua-gua para utilizao em laticnios e fazendas leiteiras, para produo simultnea de frio e calor, visando a reduo do uso de energia eltrica para o aqueci-mento de gua. O trabalho tambm visa o aproveitamento dos dejetos orgnicos provenientes dos animais estabulados nestas instalaes, para produo de biogs a ser utilizado no acionamento da bomba de calor, em substituio a energia eltrica. Nas instalaes leiteiras, a energia eltrica in-tensamente utilizada na gerao de energia trmica para resfriamento e conservao do leite e, a-quecimento de gua utilizada na pasteurizao, limpeza e desinfeco de equipamentos e salas. O grande problema est no uso direto da energia eltrica com o emprego de resistncias para o aque-cimento de gua, fazendo o desperdcio de energia e a conta paga pelos produtores aumentar em muito. O problema se agrava ainda mais com a crise de energia atual implicando em constantes reajustes nas tarifas. Assim, espera-se com este trabalho, conseguir desenvolver um equipamen-to que contribua para o uso mais eficiente da energia e tambm, buscar uma alto-suficincia e-nergtica das propriedades leiteiras para gerao de energia trmica, com a produo e utiliza-o do biogs. Os resultados at aqui obtidos mostram uma grande viabilidade para utilizao do equipamento proposto.

  • ABSTRACT

    This work presents some preliminary results for the development of a water-to-water heat pump used dairy farms for simultaneous milk cooling and water heating. The general idea in this project is to elimi-nate the electric heater and use the heating effect, usually wasted, in existing refrigeration systems. In this project it was also studied the use of the dairy cows for biogas production. The generated biogas is to be used to fuel an Otto engine which will power in substitution of the electric energy. Usually, dairy farms, electric energy is intensely used in the generation of thermal energy for milk cooling to extend its shelf life, and water heating used in the pasteurization, cleaning and equipment disinfection and working rooms. The direct use of electric energy results in high energy costs representing a major concern nowadays in Brazil. Therefore, it is expected with this work, to develop an equipment that con-tributes to the most efficient use of the energy and also, to look for a more efficient use of energy in dairy farms, increasing its self-sufficiency, with the production and use of the biogas to meet all thermal energy requirements. The results here obtained show an economic viability for use of the proposed equipment.

    1. INTRODUO Nas unidades produtoras de leite tipos A e B, aps o processamento do leite, as instalaes e os equipamentos de ordenha, resfriamento, pasteurizao e tanques necessitam serem limpos e de-sinfetados, e para isso, se faz necessrio utilizao de gua quente a uma temperatura entre 50 e 60 C. Num estudo sobre utilizao de energia em fazendas leiteiras no Canad CORTEZ & BOILY (l984) mostraram que nestes processos 16% da energia utilizada somente para aquecimento, sendo o restante gasto em: ordenha (10%), ventilao e climatizao (4%), remoo de esterco (25%), re-frigerao do leite (12%) e outras tarefas (29%). Ainda, segundo CORTEZ & NEVES FILHO (1996), na produo dos leites A e B, que na poca, somados, representavam mais de 20% do total do Estado de So Paulo, existe desperdcio de energia. A CEMIG (1989) identificou, em 122 agroindstrias de processamento de leite pesquisadas no Es-tado de Minas Gerais, um potencial de conservao de energia eltrica mdio de 17%. Parte deste potencial de economia de energia advindo dos sistemas de refrigerao e aquecimento. As uni-dades modernas de produo de leite utilizam parcialmente a capacidade de gerao trmica dos sistemas de refrigerao, aproveitando apenas o efeito frio. Para suprir a demanda trmica, muitas fazendas utilizam eletricidade para gerar calor, comprometendo a eficincia do processo e econo-micidade da produo. Neste caso, o aumento da eficincia no uso da energia est associado ao aproveitamento mximo dos efeitos trmicos gerados, com o desenvolvimento de um nico equipamento que desempenhe a funo do tanque resfriador de leite e do aquecedor eltrico. um exemplo clssico de uma bomba de calor tipo gua-gua que, com o mesmo consumo de energia do equipamento resfriador de leite, tambm aquea a gua para limpeza dos equipamentos e instalaes. Pela grande disponibilidade de substrato orgnico proveniente dos animais estabulados nas pro-priedades leiteiras possvel, atravs de um biodigestor, realizar o acionamento da bomba de ca-lor com um motor a biogs. Ter-se-ia a possibilidade da substituio do uso da energia eltrica por uma fonte de energia disponvel em abundncia e pouco aproveitada. 2. MATERIAIS E MTODOS 2.1 Desenvolvimento da bomba de calor Em funo das questes apresentadas e procurando suprir as necessidades e deficincias, est sendo desenvolvida pelo Laboratrio de Energia e Termodinmica da Faculdade de Engenharia

  • Agrcola em conjunto com o Laboratrio de Refrigerao da Faculdade de Engenharia de Alimen-tos da Unicamp e, o Departamento de Engenharia Rural da Unesp de Jaboticabal, uma bomba de calor gua-gua acionada por um motor a biogs para produo simultnea de gelo e gua quen-te. A bomba de calor foi dimensionada tomando-se como base uma fazenda de produo de leite, com uma mdia diria de 20 litros por vaca, com duas ordenhas ao dia, somando uma produo total de 1000 litros de leite. So ordenhados 600 litros pela manh e 400 litros tarde. A primeira ordenha realizada no perodo das 4:00h s 6:00h e a segunda ordenha, das 16:00h s 18:00h onde a Figura 1 mostra a curva de carga trmica para resfriamento das duas ordenhas. A bomba de calor operar no intervalo de 10 horas entre cada ordenha. Com a termoacumulao de gelo a capacidade mdia calculada para a bomba de calor, considerando-se as perdas por calor de infiltrao no tanque de termo-acumulao e tambm a reduo da troca trmica ao longo do proces-so, devido ao aumento do dimetro de gelo, foi de 2,2 kW. O fludo frigorfico utilizado o R22. Para acumulao de gelo foi dimensionado um tanque com um volume de 500 litros e um evaporador tipo serpentina de tubo de cobre, liso, com dimetro de 5/8e, um comprimento total de 45 m.

    Figura 1. Carga trmica com os picos das ordenhas.

    O compressor empregado foi um modelo III da Bitzer. Para seu acionamento e considerando-se as perdas na converso de gasolina para gs, foi selecionado um motor a exploso de 8 cv. O primeiro prottipo montado recebeu o nome de B1 e foi projetado para produzir em cada ciclo (in-tervalo de 10 horas) cerca de 237 kg de gelo, 263 litros de gua gelada ao redor de 0C e aproxima-damente 1000 litros de gua quente a 50 C, com um consumo de 18,3 m3 de biogs, o que totaliza 36,50 m3 por dia. Em regime de operao, as temperaturas iniciais dos tanques de gelo e gua quen-te, so respectivamente iguais a 3,5 e 25 C. A Figura 2 mostra uma vista geral do prottipo onde se tem o tanque de acumulao de gua quente com capacidade de 1000 litros (parte superior), tanque de acumulao de gelo em baixo deste, sistema de acionamento, condensador, controles de refrigerao e quadro de comando el-trico. O condensador um trocador a placas brasado. Na Figura 3 tem-se um detalhe do sistema de acionamento e partida da bomba de calor que fun-ciona da seguinte forma: com o acionamento do boto de partida o motor eltrico arrasta o motor a biogs at a rotao nominal, onde, com a abertura da vlvula solenide de gs este entra em funcionamento e um rel temporizado desliga o motor eltrico, passando este a funcionar como um mancal, simplesmente transmitindo o movimento para o compressor.

    USUARIOSe tem

  • A utilizao do motor eltrico como sistema de arranque do motor a gs, alm de ser mais barato cerca de 1/5 do preo de uma embreagem eletromagntica, permite no caso dos testes, acionar a bomba de calor com o motor eltrico. possvel, assim, obter dados para comparao com o mo-tor a gs. J em uma propriedade, no caso de alguma falha do sistema a biogs, poder-se- utili-zar o motor eltrico para acionamento da bomba de calor, garantindo o processo. Tm-se assim, duas opes de acionamento.

    Figura 2. Vista geral do prottipo B1.

    Figura 3. Detalhe do sistema de acionamento da bomba de calor B1.

    Na Figura 4 tem

Recommended

View more >