1. Introdução. 2. Caracterização do Sistema de Recuperação de Calor Residual

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1 ANÁLISE ENERGOECONÔMICA DO APROVEITAMENTO DO BIOGÁS GERADO NA ESTAÇÃO DE TRATAMENTO DE EFLUENTES DE UM LATÍCINIO PARA A PRODUÇÃO COMPLEMENTAR DE ÁGUA GELADA Paper CIT Iraídes Apareida de Castro Villela Fauldade de Engenaria Químia de Lorena - FAENQUIL Rodovia Itajuá Lorena, s/n, km 74,5, Lorena - SP, CEP: Fauldades Integradas Teresa D ávila. Av. Peixoto de Castro, 539, Lorena - SP, CEP: iraides@deas.aenquil.r José Luz Silveira UNESP Universidade Estadual Paulista - Fauldade de Engenaria de Guaratinguetá Av. Dr. Arierto Pereira da Cuna, 333 Guaratinguetá - SP, CEP: joseluz@eg.unesp.r Resumo. Este traalo analisa a possiilidade do aproveitamento energétio do iogás gerado na Estação de Tratamento de Eluentes de um Latiínio de médio Porte, loalizado no Vale do Paraía. O ojetivo é veriiar a viailidade ténia e eonômia da produção de água gelada omplementar em Sistema de Rerigeração por Asorção NH 3 + H 2 O, aionado om queima direta do iogás. A geração do iogás se dá através da deomposição do material residual que é normalmente misturado om água e enviado para tratamento. A omposição molar do iogás é: 62,7 % CH 4,, 3,4 % N 2,; 5 % CO; 2,4 % CO 2, 2,4 % H 2 O. e 14,1 % H 2 S. Assim, eetua-se a análise energoeonômia, omparando o Sistema de Rerigeração por Asorção om um sistema equivalente de Compressão a Vapor utilizando NH 3 omo luido de traalo, de modo a aloar o usto de produção de água gelada nos dois sistemas. Em ase inal é analisada a reeita anual esperada de modo a eetuar uma omparação entre os dois sistemas propostos. Mediante inormações da Cooperativa de Latiínios realizaram-se os estudos variando-se a produção de iogás entre a vazão mínima de 58 Nm 3 / e máxima 80 Nm 3 /, valores típios da reerida indústria, usando omplementar a produção de água gelada neessária à âmara rigoríia. Palavras ave: Sistema de Rerigeração por Asorção, Sistema de Rerigeração por Compressão, Estação de Tratamento de Eluentes, Biogás, Análise Energoeonômia 1. Introdução Atriui-se o nome de iogás à mistura gasosa, omustível, resultante da ermentação anaeróia da matéria orgânia; essa mistura é onstituída, em volume por metano (CH 4 ), om valores médios entre 55 a 65%, e por dióxido de arono (CO 2 ) om aproximadamente 35 a 45% de sua omposição. O iogás é otido a partir da deomposição anaeróia de lixo urano, resíduos animais e de lamas provenientes de estações de tratamento de eluentes. Devido à presença do metano, é um gás omustível, sendo que seu poder aloríio inerior é aproximadamente 5500 kal/m 3, quando a proporção em volume de metano é em média 60%. O grande volume de resíduos provenientes das explorações agríolas e peuárias, assim omo aqueles produzidos por matadouros, indústrias de latiínios, esgotos doméstios e estações de tratamento de lixos uranos, apresentam uma arga poluente de tal orma elevada, que impõem a riação de soluções que permitam diminuir os danos provoados por essa poluição, prourando gastar o mínimo de energia possível em todo o proesso. Assim, o tratamento desses eluentes pode proessar-se por intermédio da ermentação anaeróia que, além da apaidade de despoluir, permite valorizar um produto energétio (iogás) e ainda oter um ertilizante, uja disponiilidade ontriui para uma rápida amortização dos ustos da tenologia instalada (Pires, 1996). Industrialmente, o iogás tem possiilidade de atuar omo uma alternativa eiiente e eonômia, sendo que entre as atividades mais indiadas à utilização da iodigestão omo onte geradora de omustível, têm-se as indústrias de latiínios, as extratoras de óleos vegetais, as usinas de açúar, as agroindústrias produtoras de alimentos, as riações de aves e suínos entre outras. O iogás pode ser aproveitado tanto em sua queima direta (aqueedores, ogões, aldeiras, et) omo tamém para a produção simultânea de energia elétria e térmia através da ogeração. (Gastaldoni, 1985). O ojetivo deste traalo é analisar energetiamente e eonomiamente a viailidade do aproveitamento do iogás gerado no Reator Anaeróio da Estação de Tratamento de Eluentes (ETE) de um latiínio, que atualmente é queimado e lançado ao meio amiente. A idéia é utilizar este iogás omo onte de energia alternativa para a produção omplementar de água gelada, destinada a âmara rigoríia da reerida indústria 2. Caraterização do Sistema de Reuperação de Calor Residual A Figura 1 arateriza o omustor o qual permite a reuperação de alor residual produzido da queima do iogás na ETE. O omustor deverá possuir uma válvula de ar de modo a manter a temperatura de queima desses gases no máximo em 1000ºC. A vazão desses gases oriundos da omustão aionará o sistema de rerigeração por asorção () de NH 3 + H 2 O, para produzir água gelada omplementar a 1ºC, neessária ao proesso (Castro Villela, 2002) 1

2 3. Sistema de Rerigeração por Asorção 3.1. Máquinas de Asorção Figura 1. Esquema da instalação proposta Máquinas de asorção são equipamentos de produção de rio ou quente que operam om um dos prinípios mais primitivos da rerigeração. No ilo, a água, um luído seundário, asorve a amônia um luído rerigerante primário, o qual é vaporizado. O proesso de evaporação asorve alor, suprindo assim a rerigeração neessária. Geralmente os equipamentos de asorção de amônia e água são usados em grandes apliações industriais, que requerem aixas temperaturas para o proesso de resriamento; nestes ilos utiliza-se amônia omo rerigerante e água omo asorvente. O sistema de rerigeração por asorção onsiste asiamente em um evaporador, um asorvedor, um ondensador, um gerador, um troador de alor, uma pequena oma e auxiliares. Na parte inerior do sistema é loalizado o asorvedor e o evaporador, oupando a mesma araça, sendo que na parte superior, em outra araça estão loalizados o gerador e o ondensador (Costa, 1976; Herold, 1996) Instalação Proposta para a Cooperativa de Latiínios A Figura 2 apresenta o Sistema de Rerigeração por Asorção proposto para o Latiínio, que deverá utilizar a mistura inária de amônia e água. O ilo de rerigeração proposto pode ser expliado omo segue: No gerador oorrerá a dissoiação da amônia, mediante o alor orneido pelos gases de exaustão no ponto 20 da Fig. 2. Essa solução de amônia, dissoiada no gerador, será então enviada para o retiiador, onde uma pequena ração de água será desloada para o gerador no ponto 8 da Fig. 2. Do retiiador, a solução ria de amônia, será enviada para o ondensador, onde será liqueeita e luirá para o evaporador. Essa solução, a amino será expandida isoentalpiamente (válvula de expansão), aarretando um derésimo em sua temperatura e pressão. No asorvedor, a solução raa de amônia proveniente do gerador asorverá o vapor de amônia proveniente do evaporador. Esta mistura será então omeada para o gerador, e o ilo será restaurado. Oorre a produção de água quente através da passagem de água ( 25 0 C ) da rede pelo asorvedor e posteriormente pelo ondensador, onde o alor produzido, elevará a temperatura ao redor de 36 0 C. O ojetivo desse traalo que é a produção de água gelada será otida através da passagem de uma água de retorno do proesso a 11 0 C pelo evaporador, otendo-se inalmente água gelada a 1 0 C. Figura 2. Coniguração do sistema de rerigeração por asorção A Taela 1 apresenta os parâmetros termodinâmios do ilo de asorção reerentes à Fig 2 (Herold, 1996) 2

3 Taela 1. Dados termodinâmios do sistema de rerigeração por asorção PONTOS P [MPa] T [ O C] [kj/kg] s [kj/kgk] x [kg/kg] 1 0,240 40,000-42,282 0,474 0, ,555 40,500-39,235 0,479 0, , , ,753 1,465 0, , , ,628 1,652 0, ,555 40,500 0,863 0,533 0, ,204 40,700 0,863 0,537 0, , , ,495 4,891 0, , , ,124 1,354 0, ,555 44, ,195 4,173 0, ,555 40, ,124 0,659 0, ,240-14, ,124 0,763 0, ,240-10, ,271 5,000 0, ,150 25, ,000 0,367 0, ,200 25, ,050 0,367 0, ,180 31, ,110 0,451 0, ,160 36, ,970 0,520 0, ,150 11,000 46,340 0,166 0, ,200 11,001 46,390 0,166 0, ,180 1,000 4,341 0,015 0, , , , , Análise Energétia do Sistema de Rerigeração por Asorção A análise termodinâmia do sistema de rerigeração por asorção é realizada a partir do alanço energétio de sua instalação, o que torna indispensável o oneimento pereito do equilírio entre o luido rerigerante adotado e a sustânia asorvente. As equações a seguir mostram os álulos neessários do ilo representado na Fig. 2. Note que o alor no gerador se reere ao entregue pelos gases, e é representado pela seguinte equação: Q& = Q&. Cp. T (1) g gases gases gases De aordo om Petow (1998), o oeiiente de perormane para a produção de rio (em simples estágio) varia entre 0,4-1,0. Neste traalo utilizou-se um valor para o COP = 0,75. O luxo de alor do evaporador, pode ser determinado pela seguinte equação: & e = COP. Q& g (2) Q Da equação do alanço de energia, os luxos de alor do evaporador e do ondensador são determinados: Q & & = & + m m e (3) Q & & = & + m m (4) Os valores de (5) Cp = 4,2026 kj/kg K e (6) Cp = 4,1790 kj/kg K oram usados respetivamente para ag ag determinar os luxos de água ria e quente de aordo om Keating (1993). 3

4 Q& e m& a = (5) Cp ag. (T 18 T 19 ) Q& m& aq = (6) Cp ag. ( T 16 T 15 ) A vazão mássia de gases de exaustão, nos pontos 20 e 21, é determinada pela relação estequiométria 21,23 kg ar/kg iogás (Keating, 1993; Barla, 1995; Van Wylen, 2002). m & gases ar + 21,23. m& = 22,23. m& (7) Através de álulos pode-se egar aos seguintes luxos mássios Ta. 2 do sistema de rerigeração apresentado na Fig. 2. Taela 2. Vazões mássias do sistema de rerigeração por asorção VAZÕES MÁSSICAS [kg/s] FLUIDOS PONTOS 58 Nm 3 / 80 Nm 3 / 1 0,5000 0, ,5000 0, ,5000 0, ,2928 0,4142 H 5 0,2928 0, O + NH 3 6 0,2928 0, ,2283 0, ,0211 0, ,2072 0, ,2072 0, ,2072 0, ,2072 0, , , , , , ,1032 H 2 O 16 10, , ,2966 7, ,2966 7, ,2966 7,3057 GASES DE 20 0,3582 0,4940 QUEIMA 21 0,3582 0,4940 Para se determinar os luxos de alor do asorvedor, gerador e retiiador, as seguintes equações oram utilizadas. Essas equações oram otidas tamém do alanço energétio dos respetivos omponentes. Q & a (8) 1 Q & g (9) Q & r (10) Por último, a potênia de oma do sistema pode ser determinada: W & 1 1 m& 2 2 (11) A Taela 3 mostra os luxos energétios otidos em relação à vazão mínima de 58 Nm 3 / e máxima de 80 Nm 3 / de iogás respetivamente. 4

5 Taela 3. Dados gerais do sistema 58 Nm 3 / [ kj/s ] 80 Nm 3 / [ kj/s ] Q & a 283,35 391,28 Q & 228,80 315,58 Q & e 222,60 307,03 Q & g 296,79 409,37 Q & r 79,53 108,72 W & 1,52 2,13 A Figura 3 mostra as variações dos luxos de alor em unção do volume de iogás produzido na ETE. Figura 3. Variação dos luxos de alor em relação ao volume de iogás Através das equações 5 e 6 os luxos de água ria e quente oram otidos e os resultados estão representados na Taela 4. Taela 4. Vazões de água ria e quente na máquina de asorção FLUXOS 222,60 307,03 m& a 5,30 7,31 m& aq 10,95 15,10 A Figura 4 mostra as variações nas vazões mássias de água ria e quente do sistema de rerigeração por asorção em unção da produção de iogás, para um aixa entre 58 Nm 3 / e 80 Nm 3 /. Figura 4. Variação das vazões mássias de água ria e quente em unção do volume de iogás 5

6 4. Sistema de Rerigeração por Compressão de Vapor 4.1. Coniguração do Sistema Convenional O Sistema de rerigeração por Compressão de Vapor (), onorme mostrado na Fig. 5, será dimensionado om a mesma apaidade rigoríia do, de modo a permitir uma omparação direta entre os sistemas de rerigeração. A Figura 5, mostra o ilo da amônia no. Iniialmente a amônia é omprimida e enviada para o ondensador no ponto 1. No ondensador ela se liqueaz e é enviada para a válvula de expansão onde é expandida isoentalpiamente, o que oasiona uma diminuição em sua temperatura e pressão. No evaporador é otida uma solução ria em amônia e enaminada ao ompressor, reiniiando-se assim o ilo. Há uma produção de água quente através da passagem da água da rede pelo ondensador, onde o alor lierado é utilizado para elevação da temperatura de 25 0 C para 36 0 C. A produção de água gelada a 1 0 C, que é o ojetivo desse traalo é otida através da passagem de uma água de retorno do proesso a 11 0 C pelo evaporador Figura 5. Coniguração do sistema de rerigeração por ompressão de vapor A Taela 5 arateriza as propriedades termodinâmias mostradas nos pontos da Fig. 5 (Van Wylen, 2002). Taela 5. Dados termodinâmios do sistema de rerigeração por ompressão da amônia PONTOS P [MPa] T [ O C] [kj/kg] s [kj/kgk] 1 1,30 120, ,30 5, ,20 30, ,50 1, ,30-9, ,50 1, ,28-4, ,90 5, ,15 25, ,00 0, ,20 25, ,05 0, ,18 36, ,99 0, ,15 11,000 46,34 0, ,20 11,001 46,39 0, ,18 1,000 4,341 0, Análise Energétia do Sistema de Rerigeração por Compressão As seguintes equações oram utilizadas para a análise energétia do sistema de rerigeração por ompressão de vapor: ( ) Q& = m &. e 4 3 (12) ( ) Q& = m &. 2 (13) 1 ( ) & = m &. 4 1 (14) W 6

7 COP COP e q Q& ev = (15) W& Q& = (16) W& COP t Q& + Q& W& e = (17) As mesmas potênias rigoríias assoiadas ao, Q & = 222,60 (58 Nm 3 e / de iogás) e Q & e = 307,03 (80 Nm 3 / de iogás) oram onsideradas para o. O traalo do ompressor e os oeiientes de perormane ( W &, COP e, COP q, COP t ) propostos para o sistema oram otidos através das onsiderações e equações menionadas anteriormente. A Taela 6 mostra os valores energétios (luxos de alor, traalo do ompressor e oeiientes de perormane) no aso de, omparativamente ao. Taela 6. Dados gerais do sistema onvenional de ompressão do vapor 222,60 307,03 Q & [] 273,75 377,59 Q & [] 222,60 307,03 e W & [] 51,16 70,56 COP e 4,35 4,35 COP q 5,35 5,35 COP t 9,70 9,70 A Taela 7 mostra os valores dos luxos de mássios da água e da amônia no. 7

8 Taela 7. Fluxos mássios do luído rerigerante (NH 3 ) e da água Capaidade Frigoríia [] FLUIDOS PONTOS 222,60 307,03 1 0,1980 0,2731 NH 3 2 0,1980 0, ,1980 0, ,1980 0, ,9551 8, ,9551 8, ,9551 8,2140 H 2 O 8 5,2966 7, ,2966 7, ,2966 7,3057 A Figura 6 mostra as variações dos luxos de alor em unção do volume de iogás no, de modo a omparar a eiiênia de amos os sistemas. 400,00 380,00 360,00 Q Q e 340,00 F l u x o d e C a l o r [ k W ] 320,00 300,00 280,00 260,00 240,00 220,00 200, B i o g á s [ N m 3 / ] Figura 6. Variação dos luxos de alor A Taela 8 mostra os luxos de água ria e quente no. Taela 8. Vazões de água ria e quente na máquina de ompressão em unção da apaidade rigoríia FLUXOS 222,60 307,03 m& 5,30 7,31 a m& 5,96 8,21 aq 5. Análise Eonômia dos Sistemas Propostos A reeita anual esperada oi determinada, aseando-se nos ustos de produção de água gelada nos dois sistemas ( e ), para a análise eonômia proposta. 8

9 5.1. Custos de Investimentos As seguintes equações deinem os ustos de investimentos para o sistema de rerigeração por asorção (inluindo sistema de queima) e por ompressão de vapor, e são válidas para aixa de potênia rigoríia entre 223 e 308 (Silveira et al., 1997; Boem, 1987). - Custo de investimento no : I 0,66 P = [US$] (18) 264,815 - Custo de investimento no : I 0,53 P = [US$] (19) 264, Custos de Manutenção nos Sistemas O seguinte usto de manutenção para o é onsiderado de aordo om Silveira (1994). - Custo de manutenção no : I. CM = 0,1. [US$/] (20) H. P A equação 21 deine o usto de manutenção para o sistema de rerigeração por ompressão de vapor para uma potênia rigoríia entre 20 e 5000, de aordo om Lizarraga (1994). - Custo de manutenção no : CM 0,42 P = [US$$/] (21) 5.3. Custos de Produção de Água Gelada nos Sistemas As seguintes equações são utilizadas para o usto de produção de potênia rigoríia adaptando-se às metodologias em (Boem, 1987; Silveira et al., 1992; Keloer, 1987). - Custo de produção de água gelada no : I. C. Q& g P. W el C A = H. P P P CM [US$/] (22) Note que, nesta medodologia de álulo, o usto do iogás para a produção de água gelada leva em onsideração a energia líquida utilizada, ou seja, o alor entregue no gerador. - Custo de produção de água gelada no : I. P l CM C + e C = + [US$/] (23) H. P COP H. P e Nestas equações o ator de anuidade (), é determinado a seguir: k ( q -1) q. = (24) k q -1 sendo: q = 1 + r/100 (25) 9

10 A Taela 9 mostra os parâmetros onsiderados para a análise eonômia. Taela 9. Parâmetros para a análise eonômia Taxa anual de juros (r) 12% Pay - Bak (k) Horas de unionamento da entral (H) Preço de ompra da eletriidade ( P el ) Custo do iogás ( C ) 5 anos 7000 / ano 0,069 US$ / variando entre 0,000-0,008 US$ / Deve-se ressaltar que será eetuada a variação de alguns parâmetros, permitindo oservar a inluênia destes atores na viailidade eonômia das instalações. A Taela 10 mostra os valores de investimentos (apital + instalação) e manutenção e a Ta. 11 o usto de produção de água gelada nos dois sistemas de rerigeração ( e ). P Taela 10. Valores de investimentos e de manutenções Investimentos Manutenção I I CM CM /H. P [] [US$] [US$] [US$/] [US$/] a 222, ,08 0,00 0, , , ,47 0,00 0, , a 222,60 0, ,72 0, , ,03 0, ,21 0, , * Nota: a Capaidade rigoríia de 222,60 - Capaidade rigoríia de 307,03 Taela 11. Custos de produção de água gelada em unção do preço do Biogás Custo de produção de água gelada [US$/] C [US$/] a a 0,000 0, , , , ,002 0, , , , ,004 0, , , , ,006 0, , , , ,008 0, , , , * Nota: a Capaidade rigoríia de 222,60 - Capaidade rigoríia de 307, Cálulo da Reeita Anual A reeita anual esperada é alulada pela soma dos ganos ou eneíios anuais devido à instalação do sistema na versão ao invés de (ganos devido à produção de água gelada). A seguinte equação mostra os ganos ou eneíios anuais devido à instalação do sistema proposto, omparando om : R = P. H. ( C - C ) (26) C A 5.5. Análise de Sensiilidade A Figura 7 mostra a inluênia do período de amortização na reeita anual, onsiderando uma taxa de juros 12% e um usto nulo de iogás. R e e i t a [ U S $ / a n o ] a P a y - B a k [ a n o s ] Figura 7. Reeita anual em unção do Pay-Bak 10

11 A Figura 8 mostra a inluênia do usto do iogás variando de 0,000 a 0,008 US$/ sore a viailidade eonômia do investimento, onsiderando um taxa de juros de 12% ao ano no a. R e e i t a [ U S $ / k W ] P a y - B a k [ a n o s ] C = 0,000 U S $ / k W C = 0,002 U S $ / k W C = 0,004 U S $ / k W C = 0,006 U S $ / k W C = 0,008 U S $ / k W Figura 8. Reeita anual em unção do preço do iogás Oserve-se que a apresenta-se eonomiamente o mais viável, om periodo de amortização de apital investido variando entre 4 anos (para C = 0,000) e 12 anos (para C = 0,006 US$/). 6. Conlusões É possível utilizar o iogás gerado na ETE no Latiínio estudado para a produção de água gelada omplementar, a 1 ºC, permitindo uso raional de energia nos estaeleimentos da ária. Neste aso a produção de água gelada é de aproximadamente 7,3 kg/s, onsiderando uma vazão média de iogás de 80 Nm 3 /. Através da análise eonômia determinou-se o usto de produção de água gelada para as vazões mínimas e máximas de iogás, onsiderando uma variação do usto de iogás entre 0,000-0,008 US$/. A instalação do proposto para o Latiínio, propiiou Reeita Anual Esperada positiva, aseado na soma dos ganos anuais devido a instalação do ao invés do onvenional. A viailidade eonômia da instalação do oi determinada om a variação de alguns parâmetros, permitindo oservar a sensiilidade destes na sua instalação. Com relação à inluênia da taria de eletriidade é importante salientar que a tendênia de aumento de seu valor impliará numa maior vantagem eonômia da implantação do na reerida indústria. 7. Agradeimentos Os autores agradeem ao Departamento de energia UNESP Universidade Estadual Paulista, Departamento de Químia Fauldade de Engenaria Químia FAENQUIL, CNPq - Conselo Naional de Desenvolvimento Cientíio Tenológio and CAPES - Conselo Naional de Desenvolvimento Cientíio Tenológio pelo suporte inaneiro para a exeução deste traalo 8. Reerênias Barla, L., 1995, "Comined Power and Proess An Exergy Apro", Meanial Enginneering Puliations Limited, London, 155 p. Boem, R. F., 1987, "Design Analysis o Termal Systems", Jon Wiley, New York, 255 p. Castro Villela, I. A., Silveira, J. L, Napoleão, D. A. S., 2002, "Utilização do iogás produzido na Estação de Tratamento de Eluentes de um Latiínio: Análise Energétia de Sistema de Rerigeração por Asorção Assoiado., Revista Ieroameriana de Ingeniería Meánia, Vol. 6, No. 1, pp Costa, Ê. C., 1976, "Físia Industrial - Rerigeração", editora Meridional EMMA, v. II, Porto Alegre, 175 p. Gastaldoni, T., 1985, "O Biogás omo Comustível Automotivo Enontro sore Biogás Automotivos, Anais, Emraer, Brasília, p. 47. Herold K. E., Radermaer, R., Klein, S. A., 1996, "Asorption Cillers and Heat Pumps", Reinard Radermaer Sanord A. Klein, CRC PRESS, New York, 329 p. Keating, E. L., 1993, "Applied Comustion", Marel Dekker, In., pp Keloer, R., 1987, "A omparison o power plants or ogeneration o eat and eletriity" - BBC Brown Boveri, Zuri. Lizarraga, J. M. S., 1994, "Cogeneraión: Aspetos Termodinámios, Tenológios y Eonómios", Serviio Editorial de la Universidad del país Vaso, segunda Ediión, Bilao, 565 p. Petow, G. S., 1998, Catálogo do Fariante. Pires, N. J. R. M., 1998, "T.T.E - FINAL PROJECT - BIOGAS", ttp://morango.es.up.pt/~n_pires/p4.tm. 11

12 Silveira, J. L. and Nogueira, L. H. N., 1992, "Termoeonomi Funtional Analysis Applied in Cogeneration Systems Assoiated to Cellulose Plants", Proeedings o Te International Symposium On Eiieny, Costs, Optimization and Simulation o Energy Systems ECOS 92, ASME, Zaragoza, Spain, pp Silveira, J. L. e Carvalo Jr, J. A., 1997, "Proposta de Assessoria Ténia: Estudo para melorar em 30% o sistema de geração de água gelada na Leite Paulista", maio. Silveira, J. L., 1994, "Cogeração Disseminada para Pequenos Usuários; Estudos de Casos para o Setor Teriário", Tese de Doutorado, Uniamp - Universidade Estadual de Campinas, 193 p. Van Wylen, G. J., Sonntag, R. E., Borgnakke, C., 2002, "Fundamentos da Termodinâmia", Tradução da 6 a edição Ameriana, Editora Edgard Bluer Ltda, São Paulo, 576 p. Simologia C A usto de produção de rio na máquina de asorção US$/ C usto unitário de iogás US$/ C C CM CM COP e COP COP q COP t Cp ag Cp gases usto de produção de rio na máquina de ompressão usto de manutenção no Sistema de Rerigeração por Asorção usto de manutenção no Sistema de Rerigeração por Compressão oeiiente de perormane do sistema de rerigeração por ompressão oeiiente de perormane para produção de rio oeiiente de perormane para produção de alor US$/ US$/ US$/ oeiiente de perormane total - alor espeíio da água alor espeíio dos gases kj/kg K kj/kg K ETE estação de Tratamento de Eluentes - ator de anuidade 1/ano entalpia espeíia kj/kg H oras de operação /ano I I investimento no sistema de rerigeração por asorção investimento no sistema de rerigeração por ompressão US$ US$ k período de amortização ou pay-ak anos m& vazão mássia kg/s m& a vazão mássia de água ria kg/s m& aq m& ar m& m& gases P el P Q & a Q & Q & e Q & g Q & gases Q & r vazão mássia de água quente vazão de ar de admissão vazão mássia de iogás vazão mássia de gases de exaustão taria de eletriidade potênia rigoríia luxo de alor do asorvedor luxo de alor do ondensador luxo de alor do evaporador luxo de alor do gerador luxo de alor dos gases de exaustão luxo de alor do retiiador kg/s kg/s kg/s kg/s US$/ r taxa anual de juros % R reeita anual esperada US$/ano sistema de rerigeração por asorção - sistema de rerigeração por ompressão de vapor t ator de taxa de manutenção - W W potênia de oma traalo do ompressor - T variação da temperatura dos gases 0 C 12

13 ENERGETIC AND ECONOMICAL ANALYSIS OF THE USE OF BIOGAS GENERATED IN THE EFFLUENT TREATMENT STATION OF A DAIRY FOR THE PRODUCTION OF COMPLEMENTARY COLD WATER Iraídes Apareida de Castro Villela College o Cemial Engineering FAENQUIL Rodovia Itajuá Lorena, s/n, km 74,5, Lorena - SP, Brazil CEP iraides@deas.aenquil.r José Luz Silveira College o Cemial Engineering, University Estadual Paulista Guaratinguetá, Av. Dr. Arierto Pereira da Cuna, 333, Guaratinguetá SP, Brazil CEP joseluz@eg.unesp.r Astrat.. In tis paper te energy use o te iogas produed in te wastewater treatment plant o a middle sized dairy in São Paulo State is analyzed. Te ojetive is to veriy te tenial and eonomial easiility or te prodution o omplementary old water in te NH 3 + H 2 O Asorption Rerigeration System. Tis system is run troug diret omustion o iogas. Te iogas is generated troug te deomposition o te residual material wi is usually togeter wit te water and sent to treatment. Te omposition o ea mol o te iogas is te ollowing: 62.7% CH 4, 3.4 % N 2, 5% CO, 2.4% H 2 O and 14.1% o H 2 S. Tus, te energeti and eonomial analysis is done troug te omparison o asorption rerigeration system and te equivalent NH 3 steam ompression rerigeration system. So te prodution ost o old water is eetiveness determined or ea system. In te inal step, te expeted annual saving is analyzed. So tat a omparison etween te two systems an e made. All te studies were onduted witin te iogas outlow lower limit o 58 Nm 3 / and upper limit o 80 Nm 3 /, typial values provided y te Dairy atory, aiming at ompleting te prodution o old water neessary to te proess. Keywords: Asorption Rerigeration System, Steam Compression Rerigeration System, Wastewater Treatment Plant, Biogas, Eonomial and Energeti Analysis. 2