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PRODUÇÃO DE BLOCOS DE CERÂMICA VERMELHA COM UTILIZAÇÃO
DE ENERGIA GERADA POR CÉLULA FOTOVOLTAICA
NA CIDADE DE MIRACEMA DO TOCANTINS
Neves, L. N.; Lima, A. B.; Fernandes, F.A.S.; Ferreira, P.R.
Faculdade Católica do Tocantins
mecacivilorena@gmail.com
RESUMO
Usar fontes alternativas, renováveis para geração de energia elétrica sem agredir ao
meio ambiente e um ideal ambiental. O elevado custo da energia elétrica que hoje é
fornecida pelas distribuidoras brasileiras, devido à falta de chuva nos reservatórios,
motivou uma indústria de cerâmica vermelha da cidade de Miracema do Tocantins, a
reduzir a dependência para produção de seus produtos. Este trabalho avaliou
eficácia do uso energia elétrica gerada por células fotovoltaicas na produção de
blocos cerâmicos de vedação. O acompanhamento do consumo de cada
equipamento, foi realizado durante 90 dias, um unifilar foi projetado para distribuir a
carga gerada e alimentar os equipamentos através de uma rede paralela e
garantindo a alimentação. O resultado foi uma economia de 30% em relação a
energia da concessionária. Com a economia gerado, em um prazo de 5 anos o
investimento será pago e o valor do produto tornou-se mais competitivo.
Palavras-chaves: economia, cerâmica vermelha, células fotovoltaicas.
1. INTRODUÇÃO
A produção de blocos cerâmicos é considerada essencial para utilização na
construção civil. Com processo de industrialização a busca com sustentabilidade
passa ser essencial para o desenvolvimento, devido à escassez das matérias-
primas primárias e da poluição causada pelos processos industriais.
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Reconhece que, das várias indústrias que compõem a cadeia produtiva da
construção civil, a indústria de cerâmica vermelha é uma das que mais consome
energia e que emitem mais poluição atmosférica. Em alguns casos isso incide em
virtude do reduzido grau tecnológico e uso descontrolado da madeira como
combustível. (4)
Há relatos da atividade de fabricação da cerâmica no Brasil desde antes da
chegada dos colonizadores portugueses, em 1500. Pode-se dizer que o primeiro
impulso à industrialização do setor cerâmico brasileiro ocorreu no final do século
XIX, com a instalação da olaria dos Falchi, que contava com um motor de 40 cavalos
de potência, dois amassadores de argila e equipamento capaz de produzir telhas.
(5)
2. CERÂMICOS
A produção feita através da argila queimada da origem a cerâmica é produto
final de produção de artefatos a partir da argila como matéria prima. São materiais
de natureza inorgânica, sólida e não metálicos submetidos a altas temperaturas de
manufatura. Quimicamente, apresenta geralmente constituição de óxidos metálicos,
podendo conter também misturas iônicas.
2.1 Fabricação dos blocos cerâmicos
A fabricação dos blocos cerâmicos consiste varias etapas ou fases que são
resumidas a seguir:
Coleta da argila
A argila cerâmica utilizada pela olaria se encontra pronta para utilização no
processo de fabricação e é coletada em uma jazida formada por sedimentação
aluvia. A argila apresenta características variadas de acordo com a profundidade
que se encontra, sendo notada a presença de matéria orgânica na parte superior. (1)
Preparação e Mistura
Nessa fase são formados pequenos montes de argilas que são misturados e
homogeneizados por equipamentos mecânicos, como retroescavadeiras, para
serem transportados para a caixa alimentadora. Posteriormente, a mistura é
umedecida com água para facilitar a homogeneização, seguindo para o laminador. A
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mistura, em forma de pasta consistente, é transportada por meio de correia para a
etapa de extrusão. (1)
Extrusão
É o processo de conformação mecânica do bloco, no qual a extrusora,
conhecida como Maromba, é responsável por dar o formato desejado ao produto. A
extrusão ocorre durante a passagem da massa, sob alta pressão pela boquilha
(peça em aço com o formato do perfil do bloco cerâmico) que está instalada na
saída da extrusora para moldagem da massa. A massa extrudada em forma de
barra contínua é encaminhada para a etapa de corte. (1)
Corte
O corte dos blocos cerâmicos é realizado por meio de um sistema mecanizado,
acoplado na saída da extrusora, que opera em sincronia com o deslocamento das
peças, cujo movimento é da esquerda para a direita e vice-versa. A máquina de
corte é composta por cinco fios de aço tencionado que efetuam o corte da barra
cerâmica de cima para baixo. Em seguida, os blocos produzidos são transportados
para o galpão de secagem. (1)
Secagem
O processo de secagem consiste na eliminação da água utilizada na fabricação
dos produtos cerâmicos. A secagem dos blocos cerâmicos é realizada de forma
lenta e em local fechado para evitar o surgimento de fissuras superficiais. As peças
fabricadas são mantidas em temperatura ambiente, no interior do galpão, sem
incidência de luz solar ou vento. Após a secagem natural, aproximadamente cinco
dias, os blocos são colocados no interior do forno da olaria para garantir uma
queima homogênea. (1)
Queima
Após a secagem, as peças cerâmicas são transportadas para o forno. O
material cerâmico é queimado a temperaturas da ordem de 750 ºC a 1.000 ºC, por
aproximadamente 4 dias. Após a queima e resfriamento, os blocos cerâmicos
desenformados estão aptos para a comercialização. (1)
3. ENERGIAS FOTOVOLTAICAS
Na energia fotovoltaica é a energia elétrica produzida a partir de luz solar, e
pode ser produzida mesmo em dias nublados ou chuvosos. Quanto maior á radiação
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solar maior será a quantidade de eletricidade produzida. O processo de conversão
da energia solar utiliza células fotovoltaicas (Normalmente feitas de silício ou outro
material semicondutor). Quando a luz solar incide sobre uma célula fotovoltaica, os
elétrons do material semicondutor são postos em movimento, desta forma gerando
eletricidade. As células fotovoltaicas são feitas de materiais capazes de transformar
a radiação solar diretamente em energia elétrica através do chamado “efeito
fotovoltaico.(2)
3.1 Energias fotovoltaicas no mundo
A tecnologia fotovoltaica (FV) conquistou seu espaço a tal ponto que a
capacidade total instalada desse tipo de energia no mundo superou os 139 GW em
2013. O valor seria suficiente para produzir pelo menos 160 TWh de eletricidade por
ano, índice equivalente ao consumo energético de 45 milhões de casas
europeias.(3)
Metade dessa capacidade foi instalada nos últimos dois anos e 98% a partir de
2004. Segundo o Relatório Estado Global das Renováveis 2014, produzido pela
REN 21, o mercado fotovoltaico alcançou um recorde em 2013, com a entrada em
operação de 39 GW. Estudo feito pela Associação de Indústrias Fotovoltaicas
Europeias (EPIA, na sigla em inglês) aponta que, nos dois anos anteriores, as
instalações não ultrapassavam os 30 GW.
China, Japão e Estados Unidos foram os líderes em instalações. A grande
novidade do ano foi a Ásia, que passou a Europa no quesito. O continente europeu
estava na liderança no setor em toda a última década. Mesmo assim, segundo a
REN 21, países europeus ainda são líderes quando se fala em capacidade
instalada, sendo que Alemanha, Itália, Bélgica e República Tcheca estão na frente
nesse quesito. Além disso, de acordo com o relatório da EPIA, na Europa, 3% da
demanda por eletricidade é abastecida por fonte solar. (3)
A Ásia foi responsável por 22,7 GW das instalações, enquanto 16,7 GW foram
instalados no restante do mundo. A maior parte das instalações fora do continente
asiático foi feita na União Europeia e América do Norte, especialmente Estados
Unidos. (3)
Em 2013, pelo menos cinco países conquistaram 10 GW de capacidade total,
enquanto no ano anterior apenas dois países haviam atingido essa marca. No
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mínimo 17 países atingiram pelo menos 1GW de capacidade instalada em 2013,
reforçando o impulso no setor. (3)
3.2 Energia fotovoltaica no Brasil
O Brasil é rico em recursos naturais e possui recursos humanos disponíveis
para atuar na geração de energia solar fotovoltaica. No entanto, apesar de notáveis
esforços em algumas fontes renováveis de energia, são poucos os resultados que
promovam a inserção da energia fotovoltaica na matriz elétrica nacional. (4)
Documentos internacionais reportam para o ano de 2050 que 50% da geração
de energia no mundo virão de fontes renováveis. Dessa demanda, 25% serão
supridos pela energia solar fotovoltaica. Populações do fim do século dependerão
em até 90% das renováveis, dos quais 70% será de fotovoltaica. Portanto, esses
números aplicados ao Brasil indicam que haverá um crescimento da eletricidade
solar fotovoltaica, seguida da energia eólica, podendo vir a predominar sobre a
energia hidroelétrica, a qual atualmente representa elevada parcela da matriz
energética.(6)
4. MATERIAIS E MÉTODOS
Nessa pesquisa foi estudada a produção de blocos cerâmicos, onde foram
feitas as investigações em indústrias de cerâmicos. Podendo observar a
necessidade de produzir blocos cerâmicos com custo baixos. Realizamos a
pesquisa nas cerâmicas da região próxima a cidade de Palmas Tocantins; e foi em
Miracema do Tocantins que colocamos em praticas a produção de blocos
cerâmicos. Podendo agregar custo baixos com energia limpa, assim otimizando o
processo.
4.1 Sistema de Compensação de Créditos de Energia
A Resolução Normativa da ANEEL Nº 482, de abril de 2012, representou um
grande avanço para a regulamentação da micro e mini geração de energia no país
pois ela permite a conversão do excedente de energia gerado pelo sistema
fotovoltaico em créditos de energia para serem utilizados posteriormente.
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A compensação é realizada a partir da energia excedente injetada pelo micro
ou mini gerador na rede da distribuidora de energia, a qual gera créditos de energia
equivalentes para serem consumidos em um período de até 36 meses. Ainda, de
acordo com o art. 2º, é possível que o crédito gerado seja utilizado por outra unidade
consumidora, desde que esta esteja relacionada ao mesmo CPF (Cadastro de
pessoa Física) ou CNPJ (Cadastro de Pessoa Jurídica) da unidade consumidora
responsável pela geração dos créditos. Em outras palavras, a energia que você gera
em excesso, por exemplo na hora do almoço quando tem muito sol, é “jogada” para
rede elétrica da distribuidora lhe gerando créditos em kWh para serem abatidos do
seu consumo noturno ou em dias chuvosos
4.2 Como Funciona a Micro geração de Energia
1. Inversor Fotovoltaico Grid Tie – Transforma a energia dos painéis solares
em energia perfeita para ser consumida na sua casa;
2. Quadro de Luz – O sistema fotovoltaico é conectado no seu quadro de
distribuição de energia e assim irá suprir energia para tudo o que estiver conectado
na tomada;
3. Consumo – A energia solar produzida pelo seu sistema fotovoltaico é
consumida pelos aparelhos elétricos como geladeira, micro-ondas, ar-condicionado
etc;
4. Créditos de Energia - Caso você algum dia produza mais energia do que
está consumindo (como em um final de semana que você vai viajar e não está em
casa consumindo energia),
5. A energia gerada em excesso pelo seu sistema fotovoltaico vai para a rede
de energia da distribuidora e lhe gera um crédito de energia para ser utilizado em
algum outro dia que você produza menos energia do está consumindo;
Na figura abaixo esta enumerado cada equipamento que corresponde ao
escrito acima na mesma numeração.
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4.3 Tipos de maquinas\ Consumo energia
A cerâmica tem vários equipamentos elétricos para o ajudar na produção dos
blocos cerâmicos como segue nas figuras abaixo:
Segue abaixo a tabela que possui o rendimento da maquina que produz blocos
cerâmicos.
Tabela1: Fornecida pela fabrica da maquina com parâmetros de produção.
Figura 1 – Equipamentos de micro geração de energia
instalada.
Figura 2: Maquina elétrica que produz blocos cerâmicos
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Para calcular o consumo mês basta levantar a potência do equipamento
multiplicar pelo tempo horas de uso como segue abaixo na tabela:
Tabela 2: Relação do consumo de energia elétrica.
CONSUMO DE ENERGIA ELÉTRICA
EQUIPAMENTOS USO
PERMANENTE hs/MÊS
POTENCIA
kw
CONSUMO
kwh
maromba 1 180 44,76 8.057
laminador 1 180 18,65 3.357
misturador 1 180 18,65 3.357
transportadora 2 180 3,73 1.343
Lâmpadas 5 180 0,02 18
TOTAL 16.132
Outra forma mais simples de obter o consumo é verificar na própria conta de
energia:
Figura 4: Máquina produzindo blocos cerâmicos.
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5.RESULTADOS E DISCURSÕES
Na necessidade de calcular a geração solar FV, considerando o consumo
mensal 16132 kwh. Serão necessários 115,2kwp de painéis FV para atender a todo
o consumo mensal de energia da produção de blocos cerâmicos.
Consequentemente, para essa potência total de geração FV, são necessários uma
área total para fixação de painéis no valor de 737 m2. O gasto para esse
investimento vareia de 691 mil a 920 mil, levando em conta que essa fabrica paga
em média 8,8 mil mês em sua cota o mesmo levara um tempo mínimo de 72 meses
para retorno do investido, porém se caso o mesmo financie as parcelas gera em
torno do que se gasta com a conta mensal.
Figura 5: Consumo de energia detalhado pela companhia elétrica.
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O gráfico e a tabela abaixo mostram a redução que teria na conta de luz com a
instalação de um sistema fotovoltaico. A conta de luz variará de acordo com a
geração elétrica mensal do sistema fotovoltaico. Caso o micro gerador gere energia
além do que é consumido no mês, o excedente será convertido em créditos na conta
de luz, que serão usados para abater da fatura de eletricidade nos meses
subsequentes.
6. CONCLUSÃO
Figura 6 – Tabela da geração de energia mensal.
Figura 7: Redução na conta de energia elétrica.
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O método utilizado foi analisar diferentes condições técnicas e econômicas
para aplicação solar fotovoltaica em Miracema do Tocantins localizada 87,4 km da
capital Palmas Tocantins situada ao Norte do Brasil. Foi criado o proposito de
produz blocos cerâmicos em custo menor, e com ideal de utilizar a energia limpa
para geração. Observamos ao longo do processo que produção estava saindo com
o custo menor após ser aplicado os painéis fotovotáicos.
REFERENCIAL BIBLIOGRÁFICO
(1) BACCELLI JR., G. Avaliação do Processo Industrial da Cerâmica Vermelha
na Região do Seridó – RN. 2010. 200f. Tese (Doutorado em Engenharia Mecânica)
– Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Natal, RN, 2010; MINEROPAR –
MINERAIS DO PARANÁ S/A. Perfil da Indústria de Cerâmica no Estado do Paraná.
Curitiba: IPARDES, 2000.
(2) Portal Solar. Site disponível em: http://www.portalsolar.com.br/. Acessado em
fevereiro de 2016.
(3) PASSOS, M. Instituto Ideal. Site disponível em: http://institutoideal.org/.
Acessado em fevereiro de 2016.
(4) MACHADO, R. Greenpeace. Site disponível em:
https://greenpeacerj.wordpress.com/tag/energia-solar/
(5) BELLINGIERI, (2003).Associação Nacional dos Fabricantes de cerâmica e
revestimentos, louças sanitárias e congêneres. Site disponível em:
www.ancefar.org.br. Acessado em março de 2016.
(6) SILVA, S. B.; ALBUQUERQUE, F. L.; Dalvene O. Brito, Jailson R. de Oliveira1,
Geraldo C. Guimarães , Adélio J. de Moraes. Conferencia de estudos em engenharia
elétrica. Site disponível em:
http://www.ceel.eletrica.ufu.br/artigos2011/IX_CEEL_047.pdf. Acessado em março
de 2016.
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RED CERAMIC BLOCKS WITH PRODUCTION GENERATED ENERGY USE IN
PHOTOVOLTAIC CELLS IN THE CITY TOCANTINS MIRACEMA
ABSTRACT
Use alternative, renewable sources for electricity generation without harming the
environment and an environmental ideal . The high cost of electricity today is
provided by the distributors , due to lack of rain in the reservoirs , motivated a red
ceramic industry in the city of Miracema do Tocantins , to reduce dependence on
production of their products. This study evaluated efficacy of using electricity
generated by photovoltaic cells in the production of ceramic sealing blocks. The
monitoring of consumption of each device was carried out 90 days a single line is
designed to distribute the load generated and feeding the equipment through a
parallel network and ensuring feeding. The result was a savings of 30 % compared to
utility power . With the economy generated in a period of five years the investment
will be paid and the value of the product has become more competitive
Keywords: economy, red ceramic , photovoltaic cells.
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