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Aplicação de um Sistema para Controlar Temperatura de um Biodigestor de Pequeno Porte

Por:   •  25/1/2021  •  Projeto de pesquisa  •  1.430 Palavras (6 Páginas)  •  185 Visualizações

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Aplicação de um Sistema para Controlar Temperatura de um Biodigestor de Pequeno Porte

Proponente:

Felipe Silva dos Santos – Orientando

Esse trabalho refere-se à aplicação de um sistema para o controle de temperatura de um biodigestor de até 1000L com o objetivo de otimizar o aproveitamento de materiais orgânicos que seriam

descartados. Segundo a ABRELEP [1], “Associação Brasileira de Empresas de Limpeza Pública

e Resíduos Especiais”, em 2017 o Brasil produziu o equivalente a 78,4 milhões de toneladas de

resíduos sólidos urbanos dos quais mais de 29 milhões de toneladas foram descartados incorretamente. Com essa quantidade de lixo produzido atualmente no país, se faz necessário dar o devido

descarte ou realizar um novo produto com os resíduos. Com o lixo orgânico é possível, através de

processos bioquímicos que ocorrem no biodigestor, gerar subprodutos uteis. Exemplos disso são o

biogás utilizado na produção de energia elétrica ou como gás de cozinha e o adubo e o biofertilizante

usado em plantações. Com tudo a falta de controle sobre o processo torna essa atividade um tanto

quanto imprecisa e subprodutiva. A aplicação de um sistema para controlar a temperatura garante

a estabilidade de um dos fatores cruciais para a produtividade dos subprodutos uteis. Através de

sensores para monitoramento e atuadores reguladores de calor é possível mantê-lo estável e maximizar a produção. Assim, tem-se por objetivo, realizar o estudo e controle de temperatura de um

biodigestor que uma das soluções para o problema do lixo orgânico.

Palavras-chave: Biodigestor, Controle de Temperatura, Mecatrônico

i. Câmara Temática:

2 Engenharia Civil, Engenharia Ambiental, Engenharia de Materiais, Engenharia de Minas,

Engenharia Mecânica e Engenharia Metalúrgica;

4 Engenharia Elétrica, Engenharia da Computação, Ciência da Computação, Engenharia

de Produção e Engenharia de Transportes;

2 Matemática, Estatística, Física, Química e Biologia;

2 Ciências Humanas, Ciências Sociais, Ciências Sociais Aplicadas, Educação, Linguística,

Letras e Artes.

ii. Modalidade de orientando(s):

2 Bolsista;

2 Voluntário.

iii. Este projeto está sendo enviado em substituição a uma proposta já submetida?

2 Sim. Nº de projeto a ser substituído: ;

4 Não.

Divinópolis, 23 de outubro de 2018.

1 Apresentação do Problema

Os gases metano e carbônico, produtos da decomposição de matéria orgânica, são liberados no

meio ambiente, contribuindo para o efeito estufa e influenciando, também, na fotossíntese das plantas. Além disso, se inalados por seres vivos, podem ser prejudiciais à saúde. Um dos meios mais

viáveis para solucionar esse problema é um biodigestor. O processo de biodigestão acontece em

quatro etapas: hidrólise, acidogênese, acetogênese e metanogênese, esquematicamente representadas na Figura 1.

A composição do biogás depende principalmente do tipo

de matéria orgânica a ser decomposta, no entanto, basicamente temos 50 - 85% de

CH4 (metano), 20 - 35% de

CO2 (gás carbônico) e uma

pequena quantidade dos gases/vapor de H2, N2, H2O e

H2S [3]. O gás metano pode

ser utilizado como combustível em fogões de cozinha, ou

para gerar energia mecânica,

térmica ou elétrica. O resíduo

sólido que sobra no biodigestor também pode ser aproveitado como fertilizante, após

passar um tratamento. Figura 1: Esquema de etapas da biodigestão

Como o biogás é um biocombustível proveniente de materiais orgânicos (biomassa), ele é, portanto,

considerado uma fonte alternativa de energia renovável, podendo substituir outras fontes de energia,

principalmente aquelas que causam grande impacto ambiental para que sejam geradas.

A estrutura física do biodigestor é composta, basicamente, por um recipiente que abriga e permite

a digestão da matéria (digestato), uma entrada para o material que será digerido, um sistema de

descarga do efluente (biofertilizante) e um armazenador de biogás (gasômetro). Como tecnologia

barata, eficaz e ecológica, os biodigestores podem se diferenciar um dos outros, cada um com

características próprias de operação, que dependem do tipo de material utilizado e das condições

locais.

As bactérias como seres vivos dependem de certas condições básicas para sobreviverem e desempenharem suas funções metabólicas, pH, tempo, quantidade de água e material orgânico . Uma

das variáveis mais imprescindível é temperatura [2] tanto que nos meses de inverno na qual há uma

queda na temperatura a produção chega a zero. O sistema se faz necessário ser a prova d´água

devido a natureza do ambiente onde se encontra o material orgânico e as bactérias.

2 Objetivos da Pesquisa

2.1 Objetivos Gerais:

Tem-se como objetivo geral dessa proposta o desenvolvimento de um sistema capaz de controlar a

temperatura

...

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