ARTIGO SEMINÀRIO SATC

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Biodigestor Anaeróbico 
Bruno Mafra Negro, Daniel De Vila Cirimbelli, Renato da S. Gastaldon, Simon A. Agostinho 
Departamento de Engenharia Elétrica 
Faculdade SATC 
Criciúma – Santa Catarina,Brasil 
bruno_mafra_@hotmail.com daniel.cirimbelli@hotmail.com renatogastaldon@hotmail.com, simon_agostinho@yahoo.com.br 
 
Resumo — Este artigo demonstra o projeto de um biodigestor 
em escala com ambiente controlado. A escolha do dejeto de 
suínos ocorreu pela grande disponibilidade na região e pela 
alternativa em utilizar esse resíduo minimizando impactos 
ambientais, assim como a umidade do material que contribui na 
atividade bacteriana. 
 
Palavras chave: Anaeróbia; biodigestor; dejeto; fermentação; suíno 
 
I. INTRODUÇÃO 
 
O biodigestor pode ser feito a partir de um recipiente 
hermeticamente fechado (sem contato com o ar atmosférico), 
onde é depositada a matéria orgânica em questão e água. No 
interior do recipiente a matéria orgânica é metabolizada 
através da fermentação das bactérias anaeróbias preexistentes 
dando origem ao gás metano, além do gás é possível obter 
biofertilizante que é a parte “sólida” contida no interior do 
recipiente resultante do processo. 
 
II. OBJETIVO 
 
O objetivo deste trabalho é controlar a temperatura no 
ambiente que está o biodigestor, para que a produção seja 
constante em qualquer estação do ano. 
 
III. PRECAUÇÕES 
 
A. Inexistência de ar 
A inexistência de ar é obrigatória, pois o oxigênio (O2) 
é letal para as bactérias anaeróbicas. Se houver oxigênio no 
ambiente do biodigestor, elas paralisam seu metabolismo e 
deixam de se desenvolver, e com isso as bactérias aeróbicas 
(que se desenvolvem na presença de oxigênio) aumentam 
gradativamente. 
As bactérias aeróbicas produzem dióxido de carbono 
(CO2) como produto final de sua respiração. As Archaeas 
metanogênicas (bactérias anaeróbicas) produzem metano 
(CH4). Enquanto o metano é um gás rico em energia química 
e pode ser usado como combustível, o dióxido de carbono já 
está totalmente oxidado e não podendo ser usado. 
 
B. Temperatura 
O controle de temperatura é de extrema importância 
para a geração do gás metano, pois as archeas (bactérias 
anaeróbias) que produzem o gás são sensíveis a alteração da 
temperatura e uma temperatura inferior a 15 graus Celsius ou 
superior a 45 graus Celsius comprometerá a atividade 
bacteriana e por conseqüência paralisará a produção do 
biogás. 
 
 
 
 
 
IV. PROTÓTIPO 
 
A. Externo (Ambiente climatizado) 
A estrutura no formato de uma “caixa” tem como 
medidas externas 1m x 1m x 0,6m. Na parte de interna da 
caixa está o recipiente de plástico (Biodigestor), uma 
resistência para fazer o aquecimento e um ventilador para 
fazer o resfriamento. Fora da caixa, o protótipo possui um 
reservatório para o armazenamento do gás produzido. 
 
Fig. 1 – Estrutura física do Ambiente/Biodigestor. 
 
B. Interno 
Na parte interna da caixa foi utilizado um galão 
plástico com volume de 100 litros, onde serão depositados 
50kg de dejetos suínos e 65 litros de água (estimasse 130% 
de água para 1kg de dejeto, ou seja a cada 1kg de dejeto 
suíno é acrescentado 1,3 litros de água), considerando 16% 
de umidade referente ao dejeto suíno. 
 
C. Controles 
Foi utilizado um arduino para controlar a temperatura 
conforme programação pré-definida. O controle é PI (ação 
proporcional e ação integral) e foi definido através do 
método Cohen e Coon. 
 
V. SENSORES 
 
A. Temperatura 
 Foram utilizados três sensores, um para medição da 
temperatura do ambiente controlado, outro para temperatura 
externa e outro para a temperatura do biodigestor. 
 
 
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Foi estabelecido um set point de 30ºC, com tolerância 
de 2% para mais ou para menos com relação à temperatura 
estabelecida. Ao diminuir a temperatura interna da caixa o 
controlador aciona a resistência, que faz o aumento da 
temperatura. Com o aumento da temperatura, é acionado o 
ventilador até que a temperatura atinja o valor estabelecido 
através do programador. 
 
Fig. 2 – Display do controlador (controle de temperatura). 
 
B. Pressão 
A pressão é monitorada para se ter o conhecimento da 
quantidade de gás que está sendo gerado através do 
biodigestor. 
 
VI. CONTROLADOR 
 
O controlador Arduíno foi implantado em uma placa 
de circuito impresso de cobre junto a uma interface LCD-
20x4B. Junto a placa estão acoplados resistores, botões, 
bornes, triacs e leds, conectados com o arduíno. 
Fig. 3 – Diagrama de blocos – Controle do Arduíno 
 
VII. VALORES OBTIDOS 
 
Após realizado as ligações do equipamento, iniciou a 
coleta de dados da temperatura no interior do ambiente afim 
de definir a curva de temperatura do sistema. 
Foram coletadas 60 medições em intervalos de 30 
segundos e para o cálculo da função de transferência. 
 
 
Gráfico 1 – Curva de temperatura sem controle. 
Foi obtido através da análise do gráfico 01 a seguinte 
função de transferência: 
 
FT = 1 . 
 4,5s + 1 
 
Utilizando o método Cohen e Coon obtivemos um 
valor de Kp = 11,70 e Ki = 0,15. Estes valores foram 
atualizados na programação que resultou na seguinte curva 
de temperatura: 
 
 
Gráfico 2 – Curva de temperatura com controle PI 
 
VIII. CONCLUSÃO 
 
Foi comprovado que é possível a utilização de um 
controle PI para manter a temperatura do ambiente em que se 
encontra o biodigestor, assim não havendo diferenças de 
temperatura o que é indesejado para o sistema. A produção 
de Gás foi constante durante o mês de medição. 
Recomenda-se para trabalhos futuros a utilização do 
gás produzido na geração de energia elétrica. 
 
IX. REFERÊNCIAS 
 
[1] OGATA, Katsuhik. Engenharia de Controle Moderno. São Paulo: 
Pearson Education do Brasil, 4ª edição, 2003. 
 
[2] Gaier, Micael Bronzatti. Aprendendo a Programar em Arduíno. 
Cuiaba: Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia Mato 
Grosso, 2011. 
 
[3] DISEL, R.; Miranda, C. R.; Perdomo, C. C. Coletânea de Tecnologias 
sobre dejetos suínos. Concórdia EMATER/RS e EMBRAPA Suínos e 
Aves, 2002. 
 
[4] BGS, Blog. Mini Biodigestor. Curitiba: BGS Equipamentos para 
biogas, 2014.