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A produção de etanol de milho exige sistemas industriais capazes de controlar as condições térmicas de diferentes etapas do processo. Nesse cenário, as torres de resfriamento desempenham um papel fundamental na remoção de calor e na recirculação da água utilizada na operação.
Um exemplo dessa aplicação é o projeto da TorreTelli para a Brasbio Brasil Bioenergia, em Uruçuí, no Piauí. A torre de resfriamento de processo foi dimensionada para uma vazão de circulação de 9.000 m³/h, com oito células, sendo sete em serviço e uma de reserva.
Além da capacidade de circulação, o projeto reúne milhares de componentes e quilômetros de materiais estruturais, demonstrando a escala da engenharia necessária para atender às demandas de uma planta industrial de etanol de milho.
Uma história que começou com a cana e ganhou novos caminhos
O etanol ganhou escala no Brasil com a criação do Programa Nacional do Álcool (Proálcool), em 1975. Em resposta à crise do petróleo, o país ampliou a produção e o uso do combustível, apoiado na cana-de-açúcar e no desenvolvimento de sua indústria.
Em 2003, a chegada dos veículos flex abriu outra etapa dessa história, permitindo ao consumidor escolher entre gasolina e etanol hidratado no abastecimento.
Mais recentemente, o milho passou a ampliar as possibilidades da produção brasileira. Como os grãos podem ser armazenados, as usinas conseguem planejar seu processamento ao longo do ano, conforme a disponibilidade de matéria-prima e a estratégia de abastecimento.
Cana e milho chegam ao mesmo combustível por caminhos diferentes
Na produção convencional de etanol de cana, os açúcares presentes no caldo são disponibilizados para a fermentação. As leveduras transformam esses açúcares em etanol e gás carbônico, e o líquido fermentado segue para a destilação.
No milho, o caminho inclui uma preparação adicional: o amido do grão precisa ser convertido em açúcares por enzimas antes de ser fermentado.
Na rota por moagem seca, o processo envolve moagem, preparação da mistura, liquefação, sacarificação, fermentação e destilação. Dependendo da tecnologia utilizada, sacarificação e fermentação podem ocorrer simultaneamente.
Muito além do etanol: o aproveitamento das matérias-primas
Uma usina reúne diferentes possibilidades de aproveitamento dos recursos agrícolas. O etanol é o principal produto desta rota industrial, mas não é o único resultado do processamento das matérias-primas.
Na cadeia da cana-de-açúcar, o bagaço pode ser utilizado na geração de vapor e eletricidade. Outros resíduos, como a vinhaça e a torta de filtro, também podem ser aproveitados na agricultura, mediante manejo adequado.
Na produção de etanol de milho, os grãos de destilaria têm aplicação na nutrição animal. Eles podem ser comercializados na forma úmida, conhecida como WDG, ou seca, como DDGS. Dependendo da configuração industrial, também é possível recuperar óleo de milho.
Produzir etanol também exige administrar calor
Durante a produção de etanol, diferentes etapas industriais apresentam necessidades térmicas específicas. Enquanto alguns processos exigem fornecimento de calor, outros precisam dissipá-lo para manter as condições de operação previstas em projeto.
Nas usinas de milho, o planejamento energético precisa considerar a matéria-prima, o combustível utilizado para geração de calor e eletricidade e o aproveitamento dos coprodutos. Nesse contexto, os sistemas de resfriamento são fundamentais para o controle térmico de diferentes etapas da operação industrial.
Como funciona a torre de resfriamento na produção de etanol
Durante a produção de etanol, a fermentação libera calor que precisa ser removido para manter condições adequadas à atividade das leveduras. O resfriamento industrial também pode ser necessário em etapas de preparação do processo, condensação e acabamento do produto, conforme a tecnologia utilizada na planta.
Em um circuito típico, a água recebe calor nos trocadores e retorna aquecida à torre. Nesse equipamento, o contato com o ar e a evaporação de uma parcela da água permitem dissipar calor para a atmosfera. A água resfriada retorna, então, ao circuito industrial.
A água utilizada nesse processo é recirculada. Por isso, a vazão de 9.000 m³/h especificada para a torre da Brasbio representa o volume de água em circulação por hora, e não o consumo contínuo de água nova. O sistema precisa de reposição para compensar perdas por evaporação, arraste e purga.
Projeto Brasbio: 9.000 m³/h de água em circulação
A torre de resfriamento de processo fornecida pela TorreTelli à Brasbio Brasil Bioenergia, em Uruçuí, no Piauí, foi dimensionada para uma vazão de 9.000 m³/h, equivalente a 2.500 litros por segundo. Essa capacidade mostra a dimensão do sistema necessário para atender às condições térmicas previstas para a operação industrial.
Para visualizar essa vazão, imagine uma caixa-d’água de mil litros sendo preenchida em apenas 0,4 segundo. Trata-se de uma comparação de escala: na usina, a água circula pelo sistema, recebe calor, é resfriada e retorna ao processo.
Por dentro da torre: quilômetros de materiais e milhares de componentes
A torre de resfriamento de processo da Brasbio foi projetada com uma estrutura de grande porte, composta por materiais específicos para suportar as condições de operação industrial e favorecer a transferência de calor entre a água e o ar.
- 12.800 metros de perfis estruturais de fibra de vidro.
- 123.500 metros de barras de enchimento em PVC autoextinguível.
- Aproximadamente 140 mil parafusos de aço inox.
- 772,4 m² de área de eliminadores de gotas.
- 1.050 bicos distribuidores de duas polegadas.
- Mais de 1.000 metros de canaletas de distribuição de água, entre principais e secundárias.
O enchimento favorece o contato entre a água e o ar, ampliando as condições para a transferência de calor. Já os bicos distribuidores e as canaletas conduzem e distribuem a água sobre a região de resfriamento.
Os eliminadores de gotas ajudam a reduzir o arraste de gotículas pelo fluxo de ar. Em conjunto com a estrutura de fibra de vidro e os elementos de fixação em aço inox, esses componentes integram o sistema projetado para atender às condições especificadas para a planta.
Condições de projeto: vazão, temperaturas e operação
O dimensionamento de uma torre de resfriamento depende de mais do que a vazão de água. As temperaturas de entrada e saída, as condições ambientais e a carga térmica do processo são parâmetros fundamentais para definir a solução adequada a cada aplicação industrial.
- Torre de processo: oito células, sendo sete em serviço e uma de reserva.
- Vazão de projeto da torre de processo: 9.000 m³/h.
- Temperatura de entrada da água: 42 °C.
- Temperatura de saída da água: 30 °C.
- Torre de resfriamento do gerador: uma unidade em serviço e outra de reserva.
- Temperaturas previstas para o gerador: 40 °C na entrada e 32 °C na saída.
- Temperatura de bulbo úmido considerada no projeto: 27,5 °C.
Engenharia de resfriamento para as necessidades do seu processo
O projeto Brasbio demonstra a escala que os sistemas de resfriamento podem alcançar na indústria de etanol de milho. Da especificação térmica à seleção dos componentes, cada detalhe precisa ser considerado para atender às condições de operação e às necessidades da planta industrial.
Sua indústria precisa de uma nova torre de resfriamento ou de uma avaliação do sistema existente? Entre em contato com a TorreTelli e converse com a equipe técnica sobre as necessidades da sua aplicação. Informe a vazão, as temperaturas de entrada e saída e a localização da planta para iniciar a avaliação.