ag0206 operação secador cascata

ag0206 operação secador cascata

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UFES – Universidade Federal do Espírito Santo Departamento de Engenharia Rural Boletim Técnico: AG: 02/06 em 18/06/2006

Prof. Luís César da Silva – w.agais.com

Prof. Luís César da Silva Email: silvalc@cca.ufes.br - Website: w.agais.com

O setor de secagem em uma unidade armazenadora deve receber especial atenção quanto ao gerenciamento e operação. Pois, é este setor que: (a) responde por cerca de 50% do consumo energia elétrica, (b) consome energia calorífica resultante da queima de lenha ou gás; e (c) é o que causa maior impacto as qualidades físicas do produto, o que decorre da necessidade recirculação pelo secador até ser atingido o teor de umidade desejado. A cada passagem pelo secador ocorrem danos mecânicos e térmicos ao produto.

A configuração básica do setor de secagem é representada por meio do fluxograma na Figura 1. Em que o elevador EL-01 tem por função abastecer o secador e recircular o produto, quando da secagem intermitente. Ao elevador 2 cabe descarregar o secador.

EL-01 SC-01 EL-01 ProdutoSecoProduto Úmido

Recirculação de produto úmido

Legenda: EL-01 - Elevador de caçambas SC-01 - Secador cascata EL-02 - Elevador de caçambas

Figura 1 – Fluxograma básico do setor de secagem

Quanto ao secador, o modelo mais utilizado em unidades armazenadoras no Brasil é o secador de fluxos misto, Figura 2, também denominado secador cascata. No mercado são encontrados equipamentos com capacidades horárias de secagem de 15 a 250 t/h.

É importante ressaltar que as capacidades horárias referem a operação dos secadores ao promover a redução do teor de umidade de 18 para 13%. Para esses casos os secadores operam de forma contínua. Se o teor de umidade do produto é superior a 18%, normalmente, o produto necessita recircular pelo secador. Assim, a capacidade horária é reduzida. Isto pode levar ao acumulo de produto nas moegas e, conseqüentemente, ocorrências de filas.

Estruturalmente, os secadores de fluxos mistos possuem uma torre central montada pela superposição vertical de caixa dutos. Uma caixa duto é formada por dutos montados em uma fileira horizontal. Um secador de 40 t/h possui em sua torre cerca de setenta caixas dutos. E é por entre os dutos que circula a massa de grãos em movimento semelhante a pequenas cascatas, o que define a denominação popular – secador cascata.

Artigo Publicado na Revista Grãos Brasil: Da Semente ao Consumo. Ano V, n.23 - Fevereiro 2006

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Fornalha

Ar Ambiente

Ventiladores P

Fluxo de Grãos

Tubo Ladrão

Sensor de Nível

Legendas P - Pirâmide de carga S - Câmara de secagem R - Câmara de resfriamento AS - Ar de secagem AE - Ar de exaustão

Figura 2 - Secador de fluxos misto.

Conforme a Figura 2, dois terços da altura da torre correspondem à câmara de secagem. Sendo que pelo lado esquerdo entra o ar de secagem com temperaturas entre 80 a 100oC. E do lado direito é procedida a sucção do ar exausto, que geralmente possui temperatura de aproximadamente 7oC acima da temperatura ambiente.

O um terço inferior da torre é destinado à câmara de resfriamento. Cujo objetivo é retirar calor da massa de grãos, deixando-a com temperatura próxima a ideal para a armazenagem.

Para o secador esquematizado na Figura 2, tem-se o reaproveitamento do ar que sai da câmara de resfriamento. Assim, ao invés de lançar a massa de ar aquecida diretamente ao ambiente, esta é misturada ao ar de secagem. Isto melhora o rendimento do secador em termos energéticos. Este conceito passou a ser empregado no Brasil a partir dos anos 90. Já nos anos 2000 surgiram os secadores com circuitos duplos de reaproveitamento.

Sobre a torre do secador, Figura 2, está montada a Pirâmide de Carga. Neste local deve ser mantida uma quantidade de grãos que permita a torre sempre estar cheia. Isto evita a passagem direta do ar de secagem de um lado da torre para o outro. Esta medida: (i) representa economia de energia calorífica; (i) evita o superaquecimento dos motores elétricos dos ventiladores; e (i) previne a ocorrência de incêndios.

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O secador esquematizado na Figura 2 tem ventiladores colocados na parte superior.

No entanto, estes podem estar na lateral ou junto à base. A função dos ventiladores é garantir a vazão de ar necessária à secagem.

Retomando o fluxograma do setor de secagem, Figura 1, e visualizando o mesmo como um sistema que é pretendido estudar, avaliar ou otimizar; faz-se necessário conhecer: (i) as variáveis de entrada, (i) os parâmetros do sistema, e (ii) as variáveis de saída; Tabela 1.

Tabela 1 – Fatores a ser considerando no estudo de secadores

Variáveis de Entrada Parâmetros do Sistema Variáveis de Saída

Teor de umidade inicial; Tipo de produto; Índice de grãos quebrados; e Índice de grãos trincados.

Capacidade horária dos elevadores; Potência dos motores elétricos; Vazão de ar empregada; e Velocidade do produto pelo secador.

Tempo de secagem; Teor de umidade final do produto; Temperatura do ar de exaustão; Índice de grãos trincados; Índice de grãos quebrados; Consumo de lenha; Consumo específico de energia; e Consumo de energia elétrica.

É discutido abaixo o que deve ser observado quanto aos fatores destacados na Tabela 1.

Variáveis de Entrada

Das variáveis de entrada, a que pode levar a procedimentos gerenciais é o teor de umidade inicial do produto. O ideal é que fossem recebidos produtos com teor de umidade abaixo de 18%. Deste modo, a massa de grãos seria exposta a operação de secagem por menor tempo, o que traria benefícios, como: (i) preservação da integridade dos grãos, fato que garante - melhor remuneração por ocasião da comercialização, menor dispêndio no controle de pragas visto que grãos trincados e quebrados favorecem a proliferação de insetos e fungos; (i) minimização da perda da massa em operações de transporte e limpeza; (ii) redução do consumo de energia elétrica e calorífica; e (iv) redução da extensão e filas de caminhões no setor de recepção.

da colheita

No entanto, sob questão de mercado e prestação de serviços não há como recusar o recebimento de cargas com alto teor de umidade. Principalmente, em cooperativas quando se tratar de cooperados com bom grau de fidelidade. Sendo assim, são requeridas medidas gerenciais, dentre as possíveis podem ser destacadas: (i) a separação dos produtos em moegas de acordo com o teor de umidade, e (i) a sincronização das operações recepção na unidade armazenadora e de colheita nas propriedades agrícolas. Isto irá requerer integração gerencial por parte unidade armazenadora e os produtores para elaboração do planejamento

Quanto aos índices de grãos trincados e quebrados, isto tem relação a fatores como: a variedade do produto, ocasião da realização da colheita, regulagem da colheitadeira e grau de dureza dos grãos, principalmente, milho.

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É de conhecimento que nas unidades armazenadoras não é possível incrementar as qualidades da massa de grãos. E que o objetivo maior é preservar a qualidade obtida por ocasião da colheita.

Posto isso, especial atenção deve ser voltada a operação de secagem. Pois, os índices de grãos trincados e quebrados podem aumentar drasticamente. O que ocorre, principalmente, quando o teor de umidade da massa de grãos é superior a 20%. Neste caso é necessário recircular o produto pelo secador, o que tecnicamente é definido como secagem intermitente.

Na Tabela 2 é apresentado resultado de uma simulação em que é pretendido secar 300 toneladas de milho ao teor de umidade final de 13% partindo de teores iniciais de 28, 25, 20 e 18%. Assim, por exemplo, quando o teor de umidade inicial for de 18% o elevador 01 movimentará 390 t, no entanto se o teor de umidade for 28% a movimentação será de 930 t. A cada passagem no secador o produto é submetido ao estresse térmico e a danos mecânicos, o que causa o aumento dos índices de grãos trincados e quebrados.

Tabela 2 – Desempenho de um secador de 40 t/h ao secar 300 t de milho

Teor de umidade Tempo de Secagem

Rendimento Consumo de lenha Quantidade de Produto Movimentada (t) inicial (%) (h) (t/h) (m3) EL-01 EL-02 28 23,3 12,9 20,1 930,0 248,3 25 19,2 15,6 16,7 768,0 258,2 20 12,5 24,1 10,0 498,0 275,8

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