Design, Construction and Process Control of a Conditioner for Straw Pellets

Abstract

In the last few decades, the increasing awareness regarding some environmental issues such as global warming has attracted the science community interest on the research of alternative fuel. In this context, the use of biomass for the production of energy has shown itself as a viable and interesting option. One good example of the use of biofuel are the wood pellets. Aside from that, other materials can be used for pellet production, like straw, for example. This present project is inserted in a bigger project that aims the production of straw pellets. This report will discuss and explain the development of a conditioner for the production of straw pellets. Aspects of the mechanical construction of the machine, electrical installation and the PLC control implemented for the process are the focus of this project’s report. The final goal of the project is to automatize and increase the production of straw inside Blackballs Technologies GmbH

Hoje em dia, o problema do aquecimento global é cada vez mais um assunto de grande interesse no meio científico. O homem tem desenvolvido um grande papel nas mudanças climáticas que vêm ocorrendo nas últimas décadas: a utilização sem precedentes de combustíveis fósseis agrava o efeito estufa e, por consequência, o aquecimento global. Uma das soluções possíveis para reduzir o fator humano sobre o meio ambiente se refere à utilização de combustíveis renováveis para substituir os combustíveis fósseis. Um exemplo viável e que já é utilizado nos dias de hoje é o biocombustível, cuja matéria-prima é a biomassa. O biocombustível de interesse no presente projeto são os pellets. Os pellets são geralmente feitos à partir da madeira. No entanto, um projeto realizado pela RWTH Aachen University visa analisar a viabilidade de se utilizar outros materiais para a produção de pellets. Um material que vem sendo estudado para este fim é a palha. A empresa Blackballs Technologies GmbH (BBTech), onde o presente projeto foi realizado, é a responsável pela produção dos pellets de palha, enquanto a universidade RWTH está empenhada em estudar a viabilidade de se utilizar pellets de palha como combustível para o aquecimento predial. Atualmente, a produção de pellets na BBTech é feita manualmente do começo ao fim do processo, por dois funcionários da empresa. A palha é moída, misturada com materiais adicionais e compressada em forma de pellets pelos operadores. Visa-se reduzir o tempo necessário para a produção de pellets dentro da empresa através da automação deste processo. Além disso, esses processos são bastante cansativos e representam um perigo para a saúde dos operadores, visto que a palha gerada no processo de moagem é muito fina, e gerando nesse processo um pó que fica suspenso no ar e é aspirado por quem manipula o material. Visando melhor as condições de trabalho para a produção de pellets, faz-se necessário reduzir o contato dos operadores com o processo. A peletização pode ser dividida em três etapas: a moagem, o condicionamento (ou tratamento) do material e a compressão do material em pellets (a peletização propriamente dita). O presente projeto visa automatizar o processo de condicionamento. O condicionamento é a etapa da produção de pelllets responsável por preparar o material para a etapa de compressão. Espera-se do condicionamento: misturar a palha triturada com materiais aditivos, adicionar água, aquecer o material, gerar uma mistura uniforme. A máquina que realiza isso chama-se condicionador. Muitas empresas constroem condicionadores industriais. No entanto, normalmente os condicionadores industriais são máquinas grandes, voltadas para processos que produzem dezenas de toneladas de pellets por hora. Por consequência, as soluções disponíveis no mercado são muito caras. A produção de pellets na BBTech não demanda grande produçãoo, logo a solução mais viável prevista foi a de se construir in loco um condicionador menor, capaz de produzir em torno de 50-150 kg de pellets por hora. O presente relatório apresentará o desenvolvimento do condicionador. O documento é dividido em três partes principais: a construção da estrutura mecânica, o desenvolvimento da parte elétrica e o desenvolvimento do sistema de controle. O projeto foi desenvolvido na Blackballs Technologies GmbH, Alemanha, no período de março/2013 a julho/2013.