Desenvolvimento e análise de uma fornalha para aquecimento direto e indireto de ar utilizando biomassa polidispersa

• Ano de defesa: 2007
• Autor(a) principal: Magalhães, Edney Alves
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade Federal de Viçosa; BR; Construções rurais e ambiência; Energia na agricultura; Mecanização agrícola; Processamento de produ; Doutorado em Engenharia Agrícola; UFV
• Palavras-chave em Português: Energia para secagem; Energia da biomassa; Aquecimento de ar; Energy for drying; Biomass energy; Air heating; CNPQ::CIENCIAS AGRARIAS::ENGENHARIA AGRICOLA::ENGENHARIA DE PROCESSAMENTO DE PRODUTOS AGRICOLAS
• Link de acesso: http://locus.ufv.br/handle/123456789/798

Foi desenvolvido e avaliado um sistema de geração de calor com opção de aquecimento direto e indireto do ar, visando à secagem de produtos agrícolas ou ao aquecimento de instalações zootécnicas. A fornalha desenvolvida possui um trocador de calor tubo concêntrico, com fluxo contracorrente, e foi alimentada, por transporte pneumático, com biomassa polidispersa e, manualmente, com lenha. Para analisar o desempenho da fornalha, foram realizados testes utilizando lenha como combustível (5, 10 e 15 kg h-1), palha de café associada a lenha, serragem associada a lenha e apenas serragem. Como resultado, a fornalha desenvolvida, quando se utilizou apenas lenha como combustível, apresentou eficiências térmicas variando entre 68,9 e 74,2 % para o aquecimento indireto do ar e 89,8 % para o sistema direto de aquecimento do ar. Ao utilizar palha de café associada a lenha e serragem associada a lenha, as eficiências foram de 58,6 % e 62,9 %, respectivamente, para o aquecimento indireto do ar. No sistema, no qual se utilizou apenas serragem como combustível, a eficiência média foi de 73,3 % para o aquecimento indireto do ar. As eficiências foram consideradas excelentes quando comparadas com fornalhas de fogo indireto, citadas na literatura. As perdas pelos gases de exaustão foram as maiores dentre as perdas medidas, variando entre, aproximadamente, 18% e 30 %. A fornalha apresentou bom isolamento térmico, com perdas por arrefecimento entre 1 % e 3 %. As perdas de calor pela combustão química incompleta (CO) ficaram abaixo de 4%, com exceção dos testes utilizando palha de café, que em média foram de, aproximadamente, 7%. A efetividade do trocador de calor, considerando a temperatura inicial dos gases igual à temperatura teórica da chama, apresentou valores próximos aos da eficiência térmica da fornalha, variando de 0,624 a 0,797. Os sistemas de alimentação por transporte pneumático e de distribuição da biomassa apresentaram-se eficazes, de fácil operação e manutenção. A combustão da serragem com fluxo superior a 10 kg h-1 e teor de água abaixo de 15 % b.u., proporcionou chama contínua, dispensando o uso de chama piloto com lenha. O custo total da fornalha, dimensionada para atender a uma demanda energética de, aproximadamente, 140,0 MJ h-1, foi de R$ 3.615,60, em que um terço deste valor se deve ao sistema de alimentação por transporte pneumático. O custo de produção de energia térmica é menor quanto maior a taxa de liberação de energia e o tempo de funcionamento anual da fornalha. Custos de aquisição da lenha, em R$ ton-1, inferiores a 27,00, 12,00 e 5,00, tornam menos atrativas a utilização da palha de café associada a lenha, da serragem associada a lenha e apenas da serragem como combustível, respectivamente, que o uso de apenas lenha. Por fim, conclui-se que a fornalha desenvolvida é um equipamento útil para geração de calor, podendo ser utilizada em diversos setores agrícolas e agroindustriais, por proporcionar ar aquecido limpo para fins diversos, a custos acessíveis a agroindústrias e aos produtores rurais, além de utilizar combustíveis que promovem o desenvolvimento sustentável.