Desenvolvimento de um sistema...
DESENVOLVIMENTO DE UM SISTEMA DE CONTROLE
DE POLUIÇÃO ATMOSFÉRICA PARA SER UTILIZADO
NO PROCESSOS DE SECAGEM E PILAGEM DE CAFÉ
DEVELOPMENT OF AN ATMOSPHERIC POLLUTION CONTROL SYSTEM TO BE
USED IN THE COFFEE IMPROVEMENT
Aurélio Azevedo Barreto Neto e José Antônio Tosta dos Reis
Coordenadoria de Saneamento Ambiental do Centro Federal de Educação Tecnológica do Espírito Santo,
Av. Vitória, 1729, Jucutuquara, Vitória-ES, 29040-780
e-mail: [email protected] e [email protected]
Aceito em 26 de agosto de 2006.
RESUMO
A atividade de secagem do café é uma atividade potencialmente degradadora do meio ambiente devido ao fato de ser uma fonte
de emissões atmosféricas. O objetivo deste trabalho foi o desenvolvimento de um protótipo de equipamento, de baixo custo,
fácil manutenção e operação, para controle de emissões atmosféricas nos processos de pilagem e secagen de café. O princípio
de funcionamento do protótipo consiste na coleta das emissões atmosféricas por exaustão com posterior lavagem em solução
aquosa. Os resultados alcançados com o protótipo foram muito satisfatórios visto que o mesmo conseguiu reduzir sensivelmente as emissões atmosféricas. Diante dos bons resultados encontrados, foi concluido que o protótipo poderá ser utilizado na
atividade de secagem e pilagem do café pois o mesmo possui eficiência no controle de emissões atmosféricas, baixo custo de
fabricação e fácil operação e manutenção.
Palavras-chave: poluição atmosférica, secadores de café, controle de poluição, modelagem matemática
ABSTRACT
The coffee benefit is a pollutant activity to the environment due to being a source of atmospheric emissions. The objective of
this project was the development of a prototype of low cost, easy maintenance and operation, for atmospheric emissions
control in the coffee improvement process. The operation of the prototype consists of the collection of the atmospheric emissions
and subsequent wash in aqueous solution. The results reached with the prototype were very satisfactory because there was a
large reduction of the atmospheric emissions. Due to the good observed results, it was concluded that the prototype can be
used in the improvement coffee process because it is efficient in the atmospheric emission control, low production cost, easy
operation and maintenance.
Key words: atmospheric pollution, coffee benefit, pollution control, mathematical modelling
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Barreto-Neto, A. A. et al
1. INTRODUÇÃO
A produção de café é uma das principais atividades agríco-
2. MATERIAIS E MÉTODOS
2.1 Materiais empregados na construção do protótipo
las do Estado do Espírito Santo. O Estado responde por cerca de 70%
da produção nacional de café e tem a mais alta produtividade do país.
Os materiais utilizados no desenvolvimento do protó-
O maior produtor brasileiro de café é o município de Jaguaré, locali-
tipo foram: chapa metálica para a construção da coifa e tanque
zado no Norte capixaba. No Estado, as lavouras de café estão em
de lavagem; tubulação metálica; motor elétrico.
todos os municípios, ocupando cerca de 15% da área territorial. São
Como combustíveis, para a geração dos efluentes at-
530 mil hectares cultivados, distribuídos em 200 mil ha de arábica e
mosféricos, foram utilizados madeira, carvão vegetal e casca
330 mil ha de conilon, envolvendo mais de 450 mil pessoas, em cerca
de café.
de 60 mil propriedades rurais. Cerca de um terço de toda a renda
gerada pela agricultura vem do café (Sindicafé, 2006).
2.2 Métodos
A produção e o beneficiamento (secagem e pilagem) de café
no Estado do Espírito Santo é, em parte, uma atividade familiar envolvendo famílias que possuem pequena parcela de terra e pouco ca-
A metodologia adotada na realização desse trabalho está
apresentada a seguir.
pital para investimento. Grande parte do fruto de café é secado e pila-
Primeiramente, foi feita a seleção da tecnologia a ser utili-
do em secadores rotativos, do próprio produtor ou tercerizados, que
zada para a solução do problema. Foi adotado, para captura das
utilizam como combustível para a fornalha a madeira e a casca do
emissões atmosféricas, um sistema de exaustão utilizando coifa e
café já seca. Nessa atividade, as fontes de emissões atmosféricas são
turbina acoplada a um motor elétrico (Figura 1) (ACGIH, 1995; CLEZAR e
as fornalhas, os secadores rotativos e os piladores (Silva, 2001). A
fornalha, quando mal manipulada, libera fumaça e fuligem. Nos secadores rotativos, no qual é injetado um fluxo de ar quente proveniente
da fornalha, ocorre a geração de fumaça por causa da desumidificação
do fruto do café com o ar aquecido e, na etapa de pilagem (retirada da
casca seca do café), é gerado material particulado.
Durante o beneficiamento do café, a etapa de secagem
do fruto e a etapa de pilagem do grão seco constituem atualmente
uma atividade degradadora da qualidade do ar em muitos municípios do Estado do Espírito Santo. Conforme informação da Secretaria Estadual de Meio Ambiente (SEAMA), o número de denúncias contra a atividade de secagem e pilagem de café tem aumenta-
Figura 1: Desenho esquemático do protótipo desenvolvido
do substancialmente nos últimos anos por causa da emissão de
fumaça e material particulado para o meio ambiente sem trata-
NOGUEIRA, 1999). A coifa teve a função de concentrar e coletar o
mento prévio. A poluição atmosférica gerada tem provocado des-
fluxo dos efluentes atmosféricos (ar contendo fuligem e cinzas).
conforto e agravo de doenças respiratórias, principalmente, na po-
Em uma segunda etapa, foram realizados os cálculos ma-
pulação infantil desses municípios. Adicionalmente, a toxicidade
temáticos para o dimensionamento da coifa, das tubulações, das
desses efluentes atmosféricos também é influenciada pela quanti-
perdas de carga e potência do exaustor. A vazão de captura dos
dade de resíduo de agrotóxicos existentes no café. Essa problemá-
efluentes, utilizando captor tipo coifa (ACGIH, 1995), foi calcula-
tica se intensifica no período do inverno, mais intensamente no
da pela seguinte equação:
(1)
período noturno, madrugada e início do dia, devido principalmente ao fenômeno natural de inversão térmica.
O objetivo deste trabalho foi o desenvolvimento de um
Na qual Q é a vazão volumétrica (m3/s), P é o perímetro de
protótipo de equipamento, de baixo custo, fácil manutenção e ope-
trabalho da coifa, D é a distância da coifa à fonte de emissão e V é a
ração para controle de emissões atmosféricas resultantes das ativi-
velocidade de captura na distância D.
dades de pilagem e secagem de café.
O diâmetro dos dutos D foi calculado por meio da equação
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de continuidade que na sua forma mais simples para o regime perma-
tribuiu para uma melhor limpeza do ar contaminado. Esse mesmo
nente conduz a seguinte expressão:
borbulhador também provocou um aumento da turbulência no tanque
(2)
do lavador de gases, aumentando assim a eficiência de limpeza.
As emissões atmosféricas geradas no processo de secagem
Na qual V é a velocidade média recomendada para cada tipo
de contaminante (m/s), A é a área do duto (m) e D é o diâmetro interno do duto (m). Nesse experimento, adotou-se V = 10 m/s, valor proposto pela literatura técnica corrente para o contaminante fumos
do café são basicamente formada por uma fumaça composta por material particulado. Desdobramentos desse projeto podem estar relacionados ao tratamento de outros gases poluentes que, muitas vezes,
apresentam solubilidade em líquidos distintos. O processo de lavagem de gases pela passagem por uma coluna de água evita a utiliza-
(CLEZAR e NOGUEIRA, 1999).
Para a escolha da potência do motor para realizar a exaustão,
avaliou-se a perda de carga ocasionada no circuito do protótipo. Para
ção dos caros sistemas de aspersores de líquidos dos tradicionais
lavadores de gases.
a apropriação da perda de carga (?P, em pascal), foi empregada a
4. CONCLUSÕES
expressão:
(3)
O protótipo desenvolvido atendeu aos objetivos propostos
Sendo K é o coeficiente de perda de carga (admensional), ñ
pois, a partir de uma solução simples e de baixo custo, observou-se
densidade do ar (kg/m3), V é a velocidade média (m/s) na tubulação. Em
uma redução das emissões atmosféricas no processo de secagem de
uma terceira etapa, foi realizada a seleção da técnica para o tratamento
café.
dos efluentes atmosféricos. Foi utilizada para o tratamento desse efluente,
a técnica de lavagem de gases (Figura 1) (RAO, 1993; BOUBEL et al.,
O equipamento desenvolvido é de fácil montagem e manutenção, podendo ser realizado com mão-de-obra pouco qualificada.
1994; CLEZAR e NOGUEIRA, 1999). Visando ao desenvolvimento de
A tecnologia utilizada proporcionou uma economia no uso
um equipamento de baixo custo, optou-se por um lavador de gases tipo
de água e energia, insumos esses escassos em determinadas regiões,
tanque. Nesse processo, o fluxo de ar coletado atravessa uma coluna
quando comparada com os tradicionais lavadores de gases que utili-
d’água que retém todo o material particulado contido no fluxo de ar.
zam aspersores.
Na quarta e última etapa, foram realizados os testes para avaliação da eficiência de controle das emissões atmosféricas do protótipo
REFERÊNCIAS
desenvolvido. Os testes foram realizados utilizando emissões atmosféricas geradas pela queima, em separado, de madeira, carvão vegetal e cas-
ACGIH, American conference of governmental industrial
ca de café e o líquido utilizado no lavador de gases tipo tanque foi a água.
hygienists. Industrial ventilation: a manual of recommended practice.
A eficiência do protótipo foi testada com base em observações visuais da
22 ed. Lansing, Michigan, 1995.
seguinte forma: observava-se a quantidade de fumaça gerada e captada
pela coifa e a quantidade de fumaça que era lançada pela chaminé do
BOUBEL, R. W.; FOX, D. L.; TURNER, D. B.; STERN, A. C.
protótipo.
Fundamentals of air pollution. 3a ed. Academic Press, California, 1994.
3. DISCUSSÃO DOS RESULTADOS
CLEZAR, C. A., NOGUEIRA, A. C. R. Ventilação industrial. 1 ed.
Editora da UFSC, São Carlos, 1999.
A fumaça gerada na queima simulada, após ser capturada
pelo sistema de exaustão e forçada a atravessar a coluna de água, foi
RAO, C. S. Environmental pollution control engineering. John
reduzida significamente na chaminé de saída do equipamento. A téc-
Wiley & Sons, 1993.
nica adotada para avaliar a eficiência de controle do protótipo foi a
visual, conforme já descrito.
SILVA, J. S. Secagem e armazenagem do café: Tecnologia e Custos.
O borbulhador colocado no fundo do tanque de limpeza
1 ed. Jard Editora LTDA, Viçosa, 2001.
propiciou a geração de bolhas contendo ar contaminado. Essas bolhas proporcionaram um maior contato desse ar contaminado com a
SINDICAFÉ. www.sindicafesp.com.br, Página acessada em 12 de
água devido ao aumento da superfície de contato e, dessa forma, con-
outubro de 2005.
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