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2025-03-11 15:22:44 Carla Pinto: -/-| /dev/null .. Utilidades industriais/Equipamentos/Secadores.md | |
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| + | # Secadores |
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| + | **Trabalho realizado por:** |
| + | Francisco Brandão |
| + | Miguel Santinho |
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| + | **Março de 2021** |
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| + | Secagem é uma operação de transferência de massa que consiste na remoção de umidade (água), ou de qualquer outro solvente de um sistema sólido ou semi-sólido. |
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| + | Esta necessidade de redução da água do sólido pode dever-se a diversas razões tais como: [1][2] |
| + | |
| + | - Atingir uma determinada qualidade final de produto; |
| + | - Obter maior facilidade no manuseamento dos sólidos; |
| + | - Melhorar a conservação e o armazenamento; |
| + | - Reduzir o custo de transporte dos sólidos. |
| + | |
| + | --- |
| + | |
| + | # SECADORES |
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| + | **Classificação dos secadores:** |
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| + | 1. **Regime de operação** |
| + | - Contínuo |
| + | - Descontínuo (batch) |
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| + | 2. **Forma de transferência de calor:** |
| + | - Convecção |
| + | - Radiação |
| + | - Energia dielétrica |
| + | - Condução |
| + | |
| + | 3. **Modo de manuseamento de sólidos** |
| + | - Circulação cruzada |
| + | - Circulação transversal |
| + | - Secador rotativo |
| + | - Transporte pneumático |
| + | - Atomização |
| + | |
| + | --- |
| + | |
| + | ### Figura 1 – Tipos de secadores [1] |
| + | |
| + | <table> |
| + | <tr> |
| + | <td colspan="2" align="center"><strong>Secadores de sólidos</strong></td> |
| + | </tr> |
| + | <tr> |
| + | <td align="center"><strong>Contacto direto (convecção)</strong></td> |
| + | <td align="center"><strong>Energia radiante e dielétrica</strong></td> |
| + | <td align="center"><strong>Contacto indireto (condução)</strong></td> |
| + | </tr> |
| + | <tr> |
| + | <td> |
| + | <ul> |
| + | <li><strong>Contínuo:</strong> Tablueiros, Transporte pneumático, Atomização, Túnel, Leito fluidizado, Circulação transversal</li> |
| + | <li><strong>Descontínuo:</strong> Tablueiros, Circulação transversal, Leito fluidizado</li> |
| + | </ul> |
| + | </td> |
| + | <td> |
| + | <ul> |
| + | <li><strong>Contínuo:</strong> Cilindro, Tambor, Parafuso, Tubos de vapor, Tablueiros vibratórios</li> |
| + | <li><strong>Descontínuo:</strong> Panela agitada, Congelamento, Rotativos de vácuo, Tablueiros de vácuo</li> |
| + | </ul> |
| + | </td> |
| + | </tr> |
| + | </table> |
| + | |
| + | <page_number>2</page_number> |
| + | <hr><hr> |
| + | # Secador de tabuleiros |
| + | |
| + | Os secadores de tabuleiro são preferencialmente utilizados quando se tem como objetivo secar materiais granulares. O material a secar é colocado numa série de tabuleiros sendo o aquecimento feito diretamente por contacto com o gás de secagem (Figura 2a), ou indiretamente usando tabuleiros aquecidos, serpentinas de aquecimento ou paredes refratárias dentro do equipamento (Figuras 2b e 2c). |
| + | |
| + | Uma boa operação de secadores de tabuleiros deve manter a temperatura constante e uma velocidade uniforme sobre o material a ser seco, o que se consegue através de um apropriado dimensionamento no que toca aos ventiladores e chicanas. [1] |
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| + | ![Figura 2 – Esquema de secadores em tabuleiro[1]](image_placeholder) |
| + | |
| + | ![Figura 3 – Secador de tabuleiros[3]](image_placeholder) |
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| + | --- |
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| + | # Secadores rotativos |
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| + | Os secadores rotativos são geralmente formados por uma câmara cilíndrica e rotativa horizontal, ou com uma pequena inclinação (entre 1 a 5º em relação à horizontal), o que facilita a progressão do sólido dentro do equipamento. |
| + | |
| + | Os sólidos são introduzidos numa das extremidades do secador são depois transportados por ação da gravidade ao longo do secador, sendo que a progressão dos sólidos ao longo do equipamento pode ser condicionada pelo atrito resultante do movimento do gás que circula em co ou contracorrente com o fluido. |
| + | |
| + | Dentro dos mais populares secadores rotativos encontram-se os secadores rotativos de contacto direto na Figura 4, que são geralmente os mais simples e económicos. Com velocidades de gás a rondar os 3 m/s para os co-corrente e 2 m/s nos contra corrente, pode contar com rendimentos na gama dos 30 a 80%. [1] |
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| + | <page_number>3</page_number> |
| + | <hr><hr> |
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| + | No que toca aos secadores de contacto indireto, o mais frequente é o secador de tubos de vapor, representado na Figura 5 e 6. Este tipo de secador é usado quando há uma impossibilidade de exposição direta do produto ao gás quente. É particularmente indicado para materiais granulares ou em pó e apresenta eficiências de 70 a 90%.[3] |
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| + | ## Secadores de transporte pneumático |
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| + | Os secadores de transporte pneumático (air lift) são usados em materiais termossensíveis, dado que não induzem danos térmicos às partículas sujeitas.[1][6] |
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| + | Com uma granulometria muito pequena, entre 10–500 mm, as partículas são transportadas por uma corrente gasosa a uma temperatura elevada que pode atingir os 600°C, como representado na Figura 7.[1][7] O processo atinge velocidades elevadas permitindo um tempo de secagem de 3 ou 4s, a temperatura das partículas pode atingir até 400°C.[1] |
| + | |
| + | A Figura 7 demonstra o processo de secagem onde o material húmido é inserido no misturador que facilita a fluidez do processo, misturando as partículas húmidas e secas, provenientes do ciclone. A secagem ocorre durante transporte entre o misturador, o moinho e o ciclone, as partículas são transportadas pela corrente de gás quente resultante da fornalha. Os sólidos são transportados pela corrente de gás em direção ao ciclone, cuja função é separar o sólido seco do gás, sendo a corrente gasosa retirada por um ventilador.[1] |
| + | <hr><hr> |
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| + | Os secadores de transporte pneumático têm uma elevada capacidade de evaporação entre 11-200 kg de água evaporada/(m³ h).[^1][^6] Os consumos gerais de energia térmica e elétrica são de 4.5 MJ/kg e 0.2 MJ/kg, na devida ordem. |
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| + | ## Secadores de Leito Fluidizado |
| + | |
| + | Os secadores de leito fluidizado são comumente usados na secagem de partículas húmidas e materiais granulares que podem ser fluidizados. Dado que estes secadores também são usados em pastas e suspensões que podem ser fluidizadas em leitos de sólidos inertes.[^9] Este tipo de secadores tem com fundamento os princípios da fluidização.[^1] |
| + | |
| + | Na Figura 9 encontra-se representado um esquema comum de secagem por leito fluidizado, um processo onde a corrente contínua de gás é aquecida a uma temperatura desejada. Esta corrente gasosa aquecida atravessa uma placa difusora, que é impermeável à corrente de sólidos húmidos previamente introduzido na unidade, com a finalidade de secar as partículas húmidas. Após a secagem, o material seco sai continuamente por uma tubuladura lateral, enquanto a corrente de gás dirige-se para um ciclone e sucede-se a separação das partículas finas e o gás.[^1] Na Figura 12 apresenta-se a unidade industrial deste tipo de secadores. |
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| + | <page_number>5</page_number> |
| + | <hr><hr> |
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| + | Altas velocidades de gás e temperaturas controladas asseguram a máxima eficiência do processo. [10] |
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| + | O leito fluidizado permanece constantemente seco uma vez que o coeficiente de transferência de massa neste tipo de secadores é muito elevado. As suas capacidades de evaporação podem atingir 1000 kg de água evaporada/(m² h) e as velocidades específicas de gás na ordem dos 1800 a 7200 kg/(m² h). Nos secadores de leito fluidizado, o consumo energético encontra-se num intervalo de 2.7 e 7.5 MJ/kg de água evaporada. [1] |
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| + | ## Secadores de Tambor |
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| + | Os secadores de tambor são bastante utilizados em soluções com elevada viscosidade, suspensas, concentradas ou pastas, nomeadamente soluções alimentares líquidas. Usados na indústria alimentar, as soluções formam uma camada fina à superfície do secador que é aquecida interiormente por vapor, esquema apresentado na Figura 11 e equipamento apresentado na Figura 12. |
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| + | Esta camada gradualmente torna-se mais viscosa no decorrer do processo de evaporação da humidade do material, sendo removida por raspadores estáticos após três quartos do ponto de alimentação. No entanto, se o valor de humidade do material for muito elevado é usado ar quente e seco na superfície da camada. Após a camada ser removida do secador é triturada em flocos ou pó. [11][12] |
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| + | Este tipo de secadores tem tambores com diâmetros entre 0.45 a 1.5m com comprimentos de 1 a 3 m, onde a sua espessura vai de 2 a 4 cm. A pressão do vapor usado neste tipo de secadores encontra-se numa gama de 2 a 7 bar, a velocidade de rotação dos tambores pode alcançar valores num intervalo de 2 a 30 rpm enquanto a profundidade do canal ou zona entre tambores vai de 0.05 a 0.5mm. |
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| + | <page_number>6</page_number> |
| + | <hr><hr> |
| + | Este processo de secagem é geralmente rápido, uma vez que é um dos mais eficientes a níveis energéticos. Os coeficientes de transferência de calor são elevados, em cenários favoráveis, com valores entre 1200 e 1800 W/(m2K) e os valores de velocidade de secagem estão na gama dos 10 a 50 kg de água evaporada/(m2h). Recorrendo a vapor para usar na secagem onde o solvente é água os valores de consumo situam-se entre 1.3 e 1.5 kg de vapor/kg de água evaporada, convertendo para consumos específicos de vapor os valores rondam os 3000 a 3500 kJ/kg de água evaporada.[1][12] |
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| + | <hr><hr> |
| + | # Referências |
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| + | [1] – Azevedo, E. G.; Alves, A. M., Engenharia de Processos de Separação. 3ªedição.; IST Press, Lisboa, 2017; |
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| + | [2] – [https://pt.wikipedia.org/wiki/Secagem](https://pt.wikipedia.org/wiki/Secagem) (consultado em 25 de fevereiro); |
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| + | [3] – [https://www.researchgate.net/publication/326165252_Effect_of_microwave_pretreatment_on_the_color_degradation_kinetics_in_mustard_greens_Brassica_juncea/figures?lo=1](https://www.researchgate.net/publication/326165252_Effect_of_microwave_pretreatment_on_the_color_degradation_kinetics_in_mustard_greens_Brassica_juncea/figures?lo=1) (consultado em 27 de fevereiro); |
| + | |
| + | [4] – Resende, A.; Concepção, modelação e simulação de um secador de pão moído; Tese em engenharia mecânica, Universidade de Aveiro, 2012; |
| + | |
| + | [5] – [https://www.mfrural.com.br/detalhe/285230/secador-rotativo-a-vapor](https://www.mfrural.com.br/detalhe/285230/secador-rotativo-a-vapor) (consultado em 27 de fevereiro); |
| + | |
| + | [6] – Euh, S. H.; Choi, Y. S.; Nam, Y. S.; Lee, C. G.; Lee, S. Y.; Oh, K. C.; Oh, J. H; Kim, D. H. Development of a real-time drying control system for a pneumatic conveying dryer for sawdust in pellet production, 2018, p.10-16; |
| + | |
| + | [7] – [https://www.solidswiki.com/index.php?title=Pneumatic_Dryers](https://www.solidswiki.com/index.php?title=Pneumatic_Dryers) (consultado em 29 de fevereiro); |
| + | |
| + | [8] – [https://pt.made-in-china.com/co_sinoder/product_20-Conveying-Distance-Air-Conveyor-Pneumatic-Conveying-System_eosinryng.html](https://pt.made-in-china.com/co_sinoder/product_20-Conveying-Distance-Air-Conveyor-Pneumatic-Conveying-System_eosinryng.html) (consultado em 29 de fevereiro); |
| + | |
| + | [9] – Mujumdar, A. S. Handbook of Industrial Drying. 3 ed.; CRC Press: Boca Raton, 2006. |
| + | |
| + | [10] – [http://www.solidswiki.com/index.php?title=Fluidized_Bed_Dryers](http://www.solidswiki.com/index.php?title=Fluidized_Bed_Dryers) (consultado em 29 de fevereiro); |
| + | |
| + | [11] – [https://www.directindustry.com/pt/prod/diosna-dierks-soehne-gmbh/product-95201-1324031.html](https://www.directindustry.com/pt/prod/diosna-dierks-soehne-gmbh/product-95201-1324031.html) (consultado em 29 de fevereiro); |
| + | |
| + | [12] – [https://s3.wp.wsu.edu/uploads/sites/1254/2016/04/book-drumdry-tang03.pdf](https://s3.wp.wsu.edu/uploads/sites/1254/2016/04/book-drumdry-tang03.pdf) (consultado em 29 de fevereiro); |
| + | |
| + | [13] – [https://jlsintl.com/pg/products/dryer/atmospheric-drum-dryer.html](https://jlsintl.com/pg/products/dryer/atmospheric-drum-dryer.html) (consultado em 29 de fevereiro). |