Projeto Piloto para Recuperação Energética do Biogás no Aterro da Muribeca/PE

Metodologia

A Usina Piloto da Muribeca foi concebida de forma que atendesse às exigências técnicas de instalação dos equipamentos mecânicos e às questões relativas à segurança industrial. Os principais elementos desta usina são: (i) grupo-gerador de 20 kVA, (ii) compressor radial (extrator), (iii) filtro de biogás, (iv) sistema trocador de calor, (v) queimador (flare) do tipo aberto, (vi) medidor volumétrico de biogás e (vii) dispositivos de segurança para tubulações/equipamentos. O sistema de geração de energia utilizado neste estudo é baseado no princípio de indução eletromagnética (geração assíncrona), onde um motor elétrico funciona como um rotor acoplado ao motor alimentado pelo biogás. Quando o motor a biogás é acoplado ao rotor com uma rotação superior a 1.800 rpm (rotação fixa do motor elétrico), a energia elétrica é produzida por indução. À medida que a velocidade de rotação do motor a biogás aumenta, tem-se a elevação da corrente e a produção da energia. A principal vantagem do sistema é que a energia é gerada parametrizada (freqüência e tensão) com a energia da concessionária local, não necessitando de equipamentos/dispositivos para sincronização. Por outro lado, o sistema depende da energia da concessionária haja vista que o motor elétrico é alimentado pela rede pública de energia. É importante ressaltar que a geração de energia ocorre pela queima do CH4 contido no biogás, haja vista que os outros gases existentes na mistura não contribuem com o poder calorífico do combustível. O gerador ou “economizador de energia” foi fornecido pela empresa Trigás e possui uma potência instalada de 20 kVA. O motor à combustão é do fabricante GM, modelo corsa, 1.8, 40 cv a 1800 rpm, 4 cilindros, trifásico, 380 Volts, torque 16 kgf.m a 2800 rpm. O compressor radial é responsável pela aplicação de vácuo na rede de coleta de gás de forma que seja possível extrair com melhor eficiência o biogás do interior da massa de resíduos. Um inversor de freqüência foi instalado no compressor para que o mesmo possa operar com vazões variáveis por meio do ajuste da velocidade de rotação das palhetas do equipamento. As principais características técnicas do compressor são: (i) vazão máxima = 252,0 m3/h; (ii) pressão máxima na descarga = 3.400 mmca; (iii) dados do motor = 4,0 cv, 380 volts, 60 Hz; (iv) dimensões = 37,0 x 39,0 x 40,0 cm (altura) e peso de 41 Kg. O filtro de biogás e o sistema trocador de calor foram instalados à montante do gerador de forma a minimizar a presença de gás sulfídrico (H2S) e a condensação do vapor de água do biogás internamente no motor, respectivamente. O filtro foi construído com tubo de PVC de φ = 200 mm e altura de 1.500 mm. O material de preenchimento do filtro é palha de aço, o qual é capaz de reagir com o H2S produzindo sulfeto de ferro e água. As principais características do trocador de calor são: superfície nominal de 1,20 m2, diâmetro do tubo 3/8” e diâmetro do corpo de 15,2 cm, peso de 37 kg. A circulação de água de resfriamento do gás é garantida por meio de uma bomba submersa de 0,5 cv com reservatório de 500 litros. Na parte externa à usina foi projetado um queimador (flare) do tipo aberto, em aço inox e com dimensões de 0,25 m de diâmetro e 0,60 m de altura colocado sobre um tubo de aço galvanizado de 2,0 m de altura. O mesmo conta com um sistema manual de controle da entrada de O2 e de acionamento automático por um piloto. A função do flare é de queimar o excedente de biogás gerado na Célula. Um selo hidráulico, o qual funciona para evitar eventual retrocesso de chamas do queimador, foi instalado como medida de segurança.