Tecnologia para Produção de Bioenergia

A bioenergia abrange diferentes rotas de produção e aproveitamento energético, incluindo etanol, biodiesel, biogás, geração de eletricidade a partir de biomassa e captura de carbono. Cada processo apresenta características e demandas específicas.

Dentro dessas plantas, porém, a rotina se repete. Produtos químicos chegam em tambores e IBCs, insumos precisam ser dosados na medida certa, e óleos viscosos, lodos, substrato e digestato precisam ser movimentados sem entupir e sem vazar.

São os fluidos difíceis da planta, e é neles que as bombas Vallair atuam.

1. Onde a Vallair Atua na Bioenergia

Etanol, biodiesel, biogás, eletricidade a partir de biomassa e captura de carbono: a bioenergia reúne rotas de produção muito diferentes entre si.

Dentro dessas plantas, porém, a rotina se repete. Produtos químicos chegam em tambores e IBCs, insumos precisam ser dosados na medida certa, e óleos viscosos, lodos, substrato e digestato precisam ser movimentados sem entupir e sem vazar.

São os fluidos difíceis da planta, e é neles que as bombas Vallair atuam.

1. Onde a Vallair Atua na Bioenergia

O setor costuma ser dividido em quatro rotas de produção, e cada uma tem os seus fluidos difíceis:

• Etanol e biodiesel: ácidos e produtos de limpeza em IBCs, metanol, glicerina e os insumos da fermentação.
• Biogás e biometano: substrato com fibras e areia, digestato e os reagentes que mantêm o biodigestor estável.
• Cogeração a partir de biomassa: cinzas úmidas e produtos de condicionamento da água de caldeira.
• Captura de carbono (BECCS): água de processo, produtos químicos e efluentes das unidades de captura.

Em todas elas, as correntes de grande vazão, como o caldo, a vinhaça e a água de alimentação da caldeira, ficam com as bombas centrífugas. O trabalho da Vallair está nos serviços em volta dessas correntes, onde o fluido é difícil, a vazão é moderada ou a dose precisa ser exata.

Esses serviços se dividem em dois tipos:

• Transferência: mover um volume de um ponto a outro, como esvaziar um IBC ou retirar lodo de um tanque.
• Dosagem: entregar uma quantidade exata e repetitiva de produto, como o antiespumante na dorna ou o polímero no digestato.

A tabela abaixo resume onde cada tecnologia atua, e as seções seguintes mostram o porquê de cada indicação:

2. Etanol e Biodiesel: Químicos, Metanol e Insumos

Na usina de etanol e na planta de biodiesel, os fluidos difíceis não estão no caldo nem no óleo. Estão no que chega de fora em tambores, IBCs e carretas, no que sobra no fundo dos tanques e no que precisa ser adicionado ao processo em pequenas quantidades.

Esses fluidos se concentram em cinco serviços, tratados nos subtópicos a seguir: químicos em IBCs e tambores, metanol, fluidos viscosos e com sólidos, dosagem de antiespumante e nutrientes e controle de pH do fermento.

2.1 Químicos em IBCs e Tambores: Bomba Pneumática

O ácido do tratamento do fermento, a soda e os produtos de limpeza chegam em IBCs e tambores e precisam ser transferidos para os tanques da planta. Numa bomba centrífuga, a vedação do eixo é o ponto que vaza com produto agressivo, a bomba não aspira com a linha vazia, o que acontece a cada troca de IBC, e no fim do esvaziamento ela trabalha a seco.

A bomba pneumática de duplo diafragma Vallair resolve esses pontos pelo seu princípio de funcionamento. O ar comprimido aciona dois diafragmas que deslocam o líquido, sem eixo atravessando a carcaça e, portanto, sem selo. Ela é autoescorvante, parte com a linha vazia e opera a seco no fim do IBC sem danos ao equipamento.

2.2 Metanol: Bomba Pneumática para Área Classificada

O metanol chega em carretas e é transferido para os tanques e para o preparo do catalisador. Ele é inflamável e evapora com facilidade, e a área em volta dos tanques é classificada.

Uma bomba elétrica exige motor e instalação à prova de explosão, e o selo mecânico, em produto volátil, é um ponto de emissão.

A bomba pneumática Vallair é acionada por ar comprimido, sem motor elétrico e sem selo, e, em execução condutiva e aterrada, opera na própria área classificada. Com o SpillStop, o produto fica contido em caso de ruptura do diafragma e o ar de acionamento é cortado automaticamente.

2.3 Glicerina, Borras e Fundos de Tanque: Peristáltica Industrial

A glicerina bruta separada do biodiesel é viscosa, e as borras e os fundos de tanque carregam sólidos que sedimentam quando a linha para. Na usina de etanol, os fundos de tanques e as caixas de efluente, com levedura e sujeira, criam a mesma situação. Numa bomba centrífuga, a vazão cai rapidamente com a viscosidade, e os sólidos sedimentados entopem a sucção na partida seguinte.

Na peristáltica industrial Vallair, roletes comprimem um mangote pelo lado de fora e empurram o fluido, que só toca o interior do mangote. A vazão por rotação se mantém com o fluido viscoso e, quando a bomba para o rolete mantém a linha fechada e segura a coluna, sem refluxo. Se a linha obstruir, basta inverter a rotação para desobstruí-la.

2.4 Antiespumante e Nutrientes nas Dornas: Peristáltica Dosadora

Na fermentação, a espuma sobe nas dornas e o antiespumante é dosado quando ela aparece, comandado por um sensor. A dose é intermitente e muda ao longo da batelada, e, se o produto não chega na hora certa, a espuma arrasta mosto para fora da dorna.

O antiespumante é viscoso, e numa dosadora com válvulas de esfera ele dificulta o fechamento das esferas, a bomba perde a escorva e a dose real fica abaixo da programada.

Na peristáltica dosadora Vallair, o produto passa apenas por dentro de um tubo, sem válvulas, e a vazão segue a velocidade do motor. Ela aspira produtos com viscosidade de até 1.500 cP sem perder a escorva e, nos modelos com motor de passo, ajusta a vazão numa faixa muito ampla, acompanhando as partidas e paradas da dosagem. Os nutrientes, que seguem a carga de mosto, são dosados da mesma forma.

2.5 Controle de pH do Fermento: Dosadora Eletromagnética

Entre um ciclo e outro de fermentação, o fermento recebe ácido para baixar o pH e controlar a contaminação bacteriana. Com dose a menos, as bactérias competem com a levedura e o rendimento em etanol cai. Com dose a mais, o fermento é estressado e perde atividade.

A dosadora eletromagnética Vallair desloca um volume fixo de produto a cada pulso do solenoide, e as versões com controlador de pH incorporado corrigem a frequência dos pulsos a partir da medição, sem controlador externo. A dose acompanha o pH real do fermento, e não uma estimativa.

3. Biogás: do Substrato ao Digestato

O biodigestor é alimentado com vinhaça, torta de filtro, dejetos, lodo ou outros resíduos orgânicos, quase sempre em forma de suspensão com fibras e areia. O biogás produzido segue para motores ou para a produção de biometano, e para as bombas fica a parte líquida e pastosa do processo.

Essa parte percorre o caminho abaixo, da chegada do resíduo até a separação da água:

Recebimento do resíduo → Alimentação → Recirculação → Retirada do digestato → Polímero → Desaguamento

Alimentação do biodigestor. O processo biológico é sensível à carga, e uma entrada brusca de substrato acidifica o reator e derruba a produção de biogás. Uma bomba centrífuga entrega mais ou menos vazão conforme o nível do biodigestor e sofre com fibras e areia.

Na peristáltica industrial Vallair, a vazão segue a rotação e praticamente não muda com a pressão de descarga, e o inversor de frequência ajusta a carga com precisão. A areia só encontra o mangote, peça de desgaste trocada no local.

Recirculação e retirada do digestato. O digestato é viscoso, abrasivo e sedimenta quando a linha para. Na recirculação, a peristáltica mantém a vazão com o fluido viscoso e, parada, segura a coluna e evita a sedimentação que travaria a partida seguinte.

Na retirada intermitente para o armazenamento, a bomba pneumática é a alternativa portátil, autoescorvante e tolerante à linha que esvazia.

Correção de pH. As bactérias do biodigestor trabalham numa faixa estreita de pH, e, fora dela, a produção de biogás cai em poucas horas. A dosadora eletromagnética com controlador de pH incorporado corrige a dose sozinha a partir do sinal do sensor.

Condicionamento do digestato. Antes da separação sólido-líquido, o digestato recebe polímero, que perde eficiência quando é cisalhado.

Na peristáltica dosadora, o polímero passa apenas pelo tubo, em baixa velocidade, e chega ao ponto de aplicação com a cadeia preservada.

4. Caldeiras de Biomassa e Captura de Carbono: Sistemas Auxiliares

Nas caldeiras de biomassa e nas unidades de captura de CO₂, os equipamentos principais trabalham com vapor e com gás. Os serviços líquidos ficam nos sistemas que dão suporte a eles:

Cinza e água do lavador. A cinza retirada da caldeira e a água que lava os gases da chaminé forma suspensões que funcionam como lixa dentro de uma bomba comum. Na peristáltica industrial, esse material só encontra o mangote, peça feita para ser trocada.

Água de caldeira e de resfriamento. Sem a dose certa de produto, a água forma incrustação nos tubos e ataca o metal, e a quantidade necessária muda com a vazão de reposição. A dosadora eletromagnética recebe a frequência por sinal 4-20 mA ou por pulsos de um medidor de vazão e mantém a proporção sem ajuste manual.

Unidades de captura de carbono. No BECCS, o CO₂ de origem biológica é separado e armazenado no subsolo. Em volta da captura surgem tratamento de água, produtos químicos e efluentes, com os mesmos serviços de transferência e dosagem descritos nas seções anteriores.

5. Acessórios e Instrumentação Pneumática

Para indicar modelo e materiais, a equipe Vallair precisa do produto, da concentração, da temperatura, da viscosidade e do teor de sólidos. Escolhida a bomba, uma dosadora correta ainda pode dosar errado se a instalação não for protegida, e cada acessório responde a uma condição da planta:

• Amortecedor de pulsação: suaviza os pulsos do deslocamento positivo, que fazem a tubulação vibrar e perturbam os medidores.
• Válvula de contrapressão: mantém a dose estável e impede que o produto escoe sozinho pela bomba parada (sifonamento).
• Válvula de alívio: protege bomba e linha contra sobrepressão quando o ponto de injeção é bloqueado.
• SpillStop: contém o produto em caso de ruptura do diafragma da bomba pneumática e corta o ar de acionamento.
• Coluna de calibração: confirma, em um ensaio rápido, que a vazão ajustada é a vazão entregue.
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A instrumentação pneumática completa o conjunto: filtros reguladores mantêm o ar comprimido limpo e estável, reguladores de precisão controlam a pressão de saída e transdutores eletropneumáticos convertem o sinal elétrico do sistema de controle em pressão de ar, permitindo comandar as bombas pneumáticas à distância, inclusive de salas fora da área classificada.

6. Conclusão

A bioenergia reúne processos muito diferentes, mas todos dependem de transferência e dosagem confiáveis nos serviços em volta das correntes principais.

As bombas pneumáticas transferem químicos, metanol e lodos com segurança. As peristálticas industriais movimentam glicerina, substrato e digestato sem entupir. As peristálticas dosadoras cuidam do antiespumante e do polímero, e as dosadoras eletromagnéticas mantêm o pH e o condicionamento da água sob controle. Acessórios e instrumentação protegem o conjunto.

Com esse portfólio, a Vallair atende do etanol ao biometano, com engenharia de aplicação para definir modelo e material adequados a cada fluido.

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Envie o fluido, a viscosidade, o teor de sólidos, a vazão, a pressão e a temperatura, e a equipe técnica da Vallair recomenda a solução de bombeamento e dosagem adequada à sua planta de bioenergia.