métodos de secagem prof. juarez de sousa e silva - phd adriana maria de grand - ms dea - ufv 1998...

Métodos de SecagemMétodos de Secagem

Prof. Juarez de Sousa e Silva - PhD

Adriana Maria De Grand - MS

DEA - UFV

1998Obs.: - Aperte a tecla de espaço para exibir a apresentação - Aperte a tecla “Esc” para cancelar a apresentação.

Retirada de parte da água contida nos

produtos agrícolas para permitir uma

armazenagem prolongada

Definição de Secagem

Importância da Secagem

• Permite antecipar a colheita.• Permite armazenagem por mais tempo.• Manter o poder germinativo.• Impedir o desenvolvimento de insetos e

microrganismos • Minimizar a perda no campo.

Condição para haver secagem:

Pg > Par

Princípios de SecagemPrincípios de Secagem

Histerese:

Princípios de SecagemPrincípios de Secagem

Processo de secagem

• Período de razão constante

• Primeiro, Segundo e Terceiro Períodos de razão decrescente.

- Ocorre no início da secagem com o produto completamente úmido.

- Água escoa na fase líquida sob um gradiente hidráulico.

- Ocorre um decréscimo no volume do produto igual ao volume de água evaporada.

- Formação de pontes líquidas.

- Escoamento de água na fase de vapor.

- A temperatura do produto supera a de bulbo úmido.

- A água dos gargalos dos poros pode migrar ou evaporar e condensar.- A pressão parcial de vapor decresce.

- Ocorre secagem no interior do produto.- O teor de umidade de equilíbrio é atingido.

Métodos de SecagemMétodos de Secagem

Secagem Natural

Secagem Artificial

Secagem NaturalSecagem Natural

- Método amplamente utilizado.

- O processo tem seu início logo após a

maturação fisiológica.

- Ar é movimentado pela ação do vento.

- A fonte energética para secagem é solar.

Secagem NaturalSecagem Natural

Vantagens

• Não exige conhecimento de técnicas modernas.

• Os investimentos para realizá-la

são mínimos.

Secagem NaturalSecagem Natural

Desvantagens

• Depende das condições climáticas.• Propicia o ataque de pragas.• Propicia o tombamento de plantas.• O produto fica exposto às intempéries.• O campo fica ocupado por mais tempo. • Dificulta a colheita mecânica.

Secagem ArtificialSecagem Artificial

Há a interferência do homem, acelerando Há a interferência do homem, acelerando e/ou melhorando o processo.e/ou melhorando o processo.

Pode ser realizada com:Pode ser realizada com:

• Ventilação NaturalVentilação Natural• Ventilação Forçada Ventilação Forçada • ConvecçãoConvecção

Secagem com Ventilação NaturalSecagem com Ventilação Natural

Terreiros

Secador Solar Rotativo

Secagem em TerreirosSecagem em Terreiros

Vantagens:

• Simplicidade de construção e operação

• Baixo custo inicial.

• Necessidade de revolvimento do produto.

• O ambiente influencia o tempo de

secagem.

• Baixa capacidade de secagem.

• Maior necessidade de mão-de-obra;

• Área plana para construção do terreiro.

Desvantagens:

Secador Solar RotativoSecador Solar Rotativo

Há um melhor aproveitamento da energia solar e da ação do vento.

Há um melhor aproveitamento da energia solar e da ação do vento.

Secagem com Ventilação Secagem com Ventilação ForçadaForçada

Secagem com ar natural

Secagem com ar a baixas temperaturas

Secagem com ar a altas temperaturas.

Ar Natural Ar Natural e e

Baixas TemperaturasBaixas Temperaturas

A secagem é realizada em silos. São processos lentos. Deve-se empregar vazões de ar que não

permita a deterioração do produto.

Ar Natural e Baixas Temperaturas

Secagem com Ar NaturalSecagem com Ar Natural

O ar é aquecido apenas pela energia devido ao atrito com as pás do ventilador.

A secagem deve iniciar assim que a primeira camada de grãos estiver sendo carregada.

O processo deve continuar, até que a zona de secagem atravesse toda a massa de grãos.

Secagem a Baixas TemperaturasSecagem a Baixas Temperaturas

Um aquecedor é acoplado ao ventilador.Um aquecedor é acoplado ao ventilador.

A energia para aquecer em até 10 A energia para aquecer em até 10 ooC pode ser C pode ser

obtida pela queima de combustíveis, uso de obtida pela queima de combustíveis, uso de

resistência elétrica ou coletor solar.resistência elétrica ou coletor solar.

Deve-se controlar o sistema de aquecimento para Deve-se controlar o sistema de aquecimento para

evitar a super-secagem das camadas inferiores.evitar a super-secagem das camadas inferiores.

Carregamento do SiloCarregamento do Silo

• Enchimento em uma etapa: Consiste em carregar o silo durante 1 a 3 dias.

• Enchimento por camadas: Processo em que uma

nova camada de produto só é adicionada quando

a última estiver parcialmente seca.

• Camada única: Consiste em carregar o silo em

camada única de até 1,0 m de espessura.

Enchimento em uma etapaEnchimento em uma etapa

Vantagens:

• Pouca movimentação do produto.

• Pouca demanda de mão-de-obra;

• O recebimento do produto não fica condicionado

ao andamento da secagem do material existente

no silo.

Enchimento em uma etapaEnchimento em uma etapa

Desvantagens:

• Elevado tempo de secagem com risco de deterioração das camadas superiores.

• Pode ocorrer condensação de água.

• Risco de super-secagem das camadas inferiores.

Enchimento por camadasEnchimento por camadas

Vantagens:Vantagens:

• Secagem mais rápida.

• Menores riscos de deterioração.

• O fluxo mínimo necessário é inferior ao do método de enchimento em uma etapa.

Desvantagem:Desvantagem:

• Requer maior atenção no controle do processo de secagem.

Camada únicaCamada única

Vantagens:

• Secagem rápida de cada uma das camadas.

• Menores riscos de deterioração.

• Maiores fluxos de ar por tonelada de produto.

• Desvantagens:

• Equipamentos menos eficientes.

• Maior demanda de mão-de-obra.

Movimentação do ProdutoMovimentação do Produto

PROCESSO ESTÁTICO: O produto não é revolvido.

- Pode ocorrer gradiente de umidade

COM REVOLVIMENTO : O produto é periodicamente

homogeneizado por meio de helicóides.

- Não ocorre gradiente de umidade.

- Ideal para secagem a baixas temperaturas

Revolvimento do ProdutoRevolvimento do Produto

Rosca revolvedora

Vantagens:

- Maior rendimento de secagem.

- Menor risco de deterioração. -Eliminação do

gradiente de umidade.

Desvantagens:

Maior o índice de produto com danos

mecânicos.Maior investimento e

custo operacional.Sobrecarga do

equipamento sobre as paredes do silo.

Acúmulo de materiais finos no centro do silo.

Operação e MonitoramentoOperação e Monitoramentodo Sistemado Sistema

Inspeção periódica da temperatura e umidade dos grãos.

Se a umidade do grão for superior a 16%, manter o ventilador ligado.

Com umidade abaixo de 16%, manter o ventilador ligado se umidade relativa for inferior a 75%;

Na secagem com baixa temperatura, resfriar produto à temperatura ambiente.

Ar de SecagemAr de Secagem

Vazão específica mínima.

- É o fluxo mínimo de ar insuflado por unidade

de volume ou de peso de grãos, sem ocorrência

de deterioração do produto.

- Vazões específicas abaixo do valor mínimo

pode comprometer a qualidade do produto;

- Vazões elevadas, aumentam o consumo de energia e investimento inicial.

Vazão Mínima de ArVazão Mínima de Ar

Depende dos seguintes fatores:

• Tipo de produto.

• Clima da região.

• Teor de umidade inicial do produto.

Duração da SecagemDuração da Secagem

O tempo de secagem pode ser reduzido elevando-se a temperatura do ar de secagem ou sua vazão.

O aquecimento do ar praticamente não altera a velocidade de deslocamento da frente de secagem. (O produto tende a atingir o equilíbrio)

Secagem a Altas TemperaturasSecagem a Altas Temperaturas

Consiste em submeter o produto à ação de um fluxo de ar quente .

É rápido e menos dependente das condições climáticas para secagem.

O fluxo de ar utilizado depende do produto e do tipo de secador.

O potencial de secagem é função direta da diferença entre a temperatura do ar e do ambiente.

A taxa de secagem é função de:

- Temperatura e umidade relativa ambiente.

- Temperatura e fluxo de ar de secagem.

- Umidade inicial do produto.

- Fluxos do produto e do ar no secador.

Secagem a Altas TemperaturasSecagem a Altas Temperaturas

- independência das condições climáticas

- Facilidade de gerenciamento.

- Menor risco de deterioração.

Vantagens:Vantagens:

Secagem a Altas TemperaturasSecagem a Altas Temperaturas

A pressão do vapor da água nos grãos é aumentada pelo aquecimento do produto, facilitando a saída de umidade.

Com o aumento da temperatura do ar, a sua umidade relativa diminui e, em conseqüência, seu potencial de secagem aumenta.

Classificação dos SecadoresClassificação dos Secadores

- Quanto aos fluxos do ar e do produto.

- Quanto à operação.

- Quanto à utilização.

Classificação Segundo os FluxosClassificação Segundo os Fluxos

Secador de camada fixa horizontal Secador de camada fixa vertical Secador de fluxos cruzados Secador de fluxos contracorrentes Secador de fluxos concorrentes Secador em cascata Secador rotativo Secador de leito fluidizado Secador por convecção

Secador deSecador deCamada Fixa HorizontalCamada Fixa Horizontal O ar de secagem é insuflado por um ventilador

num compartimento de fundo perfurado, onde fica o produto;

O secador é constituído por:• Câmara para distribuição uniforme do ar

(plenum).• Câmara de secagem.• Fonte de aquecimento do ar.

Secador deSecador deCamada Fixa HorizontalCamada Fixa Horizontal

Normalmente, usam-se silos metálicos, com piso perfurado;

Para diminuir o custo de implantação, os silos são substituídos por construções em alvenaria.

A altura da camada de produto deve manter-se entre 0,4 e 0,6 metros.

Secador de Camada FixaSecador de Camada Fixa

Modelo UFV

Camada Fixa HorizontalCamada Fixa Horizontal

Vantagens:- Baixo investimento inicial.

- Menor custo operacional.

- O armazenamento pode ser feito no próprio silo secador (silo convencional adaptado).

- Pode secar grãos, milho em espiga, feijão em rama, raspa de mandioca, feno etc.

Camada Fixa HorizontalCamada Fixa Horizontal

Desvantagens:

- Baixa capacidade de processamento

devido à espessura da camada.

- Necessidade de revolvimento periódico do

produto para uniformização da secagem.

Camada Fixa Vertical e de Camada Fixa Vertical e de Fluxos CruzadosFluxos Cruzados

- O produto permanece em colunas verticais compostas por chapas perfuradas.

- O fluxo de ar é perpendicular à coluna de grãos.

- Quando o produto está em movimento, o secador é dito de fluxos cruzados.

Secador de Fluxo CruzadoSecador de Fluxo CruzadoEsquema básico

Secador de fluxos CruzadosModelo UFV

Reversão de Fluxo

Dupla Câmara de Secagem

Camada Fixa Vertical e de Camada Fixa Vertical e de Fluxos CruzadosFluxos Cruzados

Vantagens:

- Alta capacidade de secagem.

- Facilidade de manuseio e operação.

- Baixo custo inicial.

Camada Fixa Vertical e de Camada Fixa Vertical e de Fluxos CruzadosFluxos Cruzados

Desvantagens:

- Risco de superaquecimento do produto.

- Alto consumo de energia.

- Desuniformidade de secagem.

- Baixa qualidade do produto.

Fluxos ContracorrentesFluxos Contracorrentes

- O ar de secagem e grãos fluem em sentido contrário.

- A frente de secagem permanece sempre próxima ao fundo perfurado.

- À medida que o produto desce, sua temperatura aumenta, ficando próximas à temperatura do ar de secagem.

- A temperatura de secagem não deve ultrapassar 70oC.

Secador de Fluxo ContracorrenteSecador de Fluxo Contracorrente

Secador de Fluxos Secador de Fluxos ContracorrentesContracorrentes Vantagens:

• Alta eficiência energética;• Menor tempo de exposição ao ar de

secagem;• Menor susceptibilidade a danos mecânicos.

Desvantagem:• Maior custo de manutenção, quando se

utiliza um sistema com silo.

Fluxos ConcorrentesFluxos Concorrentes

- Neste tipo de secador ar de secagem e produto fluem na mesma direção.

- Altas taxas de evaporação ocorrem na parte superior da camada.

- Ocorre uma rápida redução na temperatura do ar de secagem e no teor de umidade do produto.;

- A temperatura do produto permanece sempre abaixo da temperatura inicial do ar de secagem.

Secador de Fluxo ConcorrenteSecador de Fluxo Concorrente

Modelo UFV

Vantagens:

Melhor qualidade final

do produto.

Maior capacidade de

secagem.

Alta eficiência energética.

Baixo custo de instalação

e manutenção

Fluxos ConcorrentesFluxos Concorrentes

Fluxos ConcorrentesFluxos Concorrentes

Desvantagens:

Alto custo de construção, quando se opera com mais de um estádio.

Maior risco de incêndios devido à utilização de altas temperaturas.

Secador em CascataSecador em Cascata

São constituídos por uma série de calhas

invertidas em forma de V. O produto move-se entre as calhas, sob a ação

da gravidade.

O ar de secagem entra numa linha de calhas e sai em outras imediatamente adjacentes,

Utilizam fluxos de ar /ton. de grãos menores que em outros secadores contínuos.

Tipo CascataTipo Cascata

Secadores Secadores ComerciaisComerciais

Secador em CascataSecador em Cascata

Vantagem:Boa eficiência energética.

Desvantagens:Alto custo inicial.

Poluição do ambiente.

Secador RotativoSecador Rotativo

Secador RotativoSecador Rotativo

Vantagens:

Funciona como máquina de pré-limpeza paraalguns produtos.

Boa Uniformidade de secagem.

Desvantagens:

Baixa eficiência energética.

Alto custo de investimento.

Incidência de danos mecânicos.

Secador de Leito FluidizadoSecador de Leito Fluidizado

- O ar de secagem provoca turbulência, mantendo o produto em suspensão.

- A intensidade do fluxo de ar deve ser tal que supere a velocidade terminal do produto.

- Não é comum na secagem de produtos agrícolas.

Secador de Leito Fluidizado

Secador por ConvecçãoSecador por Convecção - Utilizam trocadores de calor para aquecimento do

ar de secagem.

- O ar se movimenta devido à diferença de

temperatura entre o ar de secagem e o

ambiente;

- Por não usar ventiladores, Pode ser uma alternativa

para secagem em propriedades sem eletrificação.

Convecção NaturalConvecção Natural

Convecção NaturalConvecção Natural

Vantagens:Vantagens:• Dispensa o uso de ventiladores.Dispensa o uso de ventiladores.• Baixo custo inicial.Baixo custo inicial.• mão-de-obra pouco especializada.mão-de-obra pouco especializada.

Desvantagens:Desvantagens:• Baixa eficiência térmica.Baixa eficiência térmica.• Desuniformidade de secagem.Desuniformidade de secagem.• Riscos de contaminação por fumaça.Riscos de contaminação por fumaça.

Classificação Quanto ao Modo de Classificação Quanto ao Modo de OperaçãoOperação

Secadores ContínuosSecadores Contínuos

Secadores IntermitentesSecadores Intermitentes

Secadores ContínuosSecadores Contínuos O grão pode ficar sob constante a ação do calor

até o ponto ideal de secagem. Há um fluxo constante de produto no secador. Um mecanismo determina o tempo de residência

ao longo da (s) câmara(s) de secagem e de resfriamento.

Em alguns casos, o resfriamento é feito fora do secador.

É um tipo de secagem indicada para grande quantidade de produto;

Usuario:Usuario:Usuario:Usuario:

Secadores ContínuosSecadores Contínuos

Secadores IntermitentesSecadores Intermitentes

O produto retorna à(s) câmaras de O produto retorna à(s) câmaras de

secagem até que atinja a umidade secagem até que atinja a umidade

ideal, sem sofrer resfriamento.ideal, sem sofrer resfriamento.

Em alguns casos, o resfriamento é feito Em alguns casos, o resfriamento é feito

fora do secador.fora do secador.

Pode ou não passar por câmaras de Pode ou não passar por câmaras de

repouso.repouso.

Secador IntermitenteSecador Intermitente

Classificação Quanto aos Classificação Quanto aos Processos de UtilizaçãoProcessos de Utilização

Sistemas Combinados : Consiste em iniciar a secagem num sistema a altas temperaturas e completá-la num sistema à baixas temperaturas;

Seca-Aeração: Neste sistema o produto é seco parcialmente num sistema à altas temperaturas, permanece em descanso por determinado tempo, e a secagem é completada em um pequeno silo com aeração a baixos fluxos de ar.

Sistemas CombinadosSistemas Combinados

Apresentam como vantagens:

Redução da energia total requerida para a secagem.

Fornece um produto com alta qualidade

Seca-AeraçãoSeca-Aeração (Dryeration) (Dryeration)

Reduz o consumo de energia.Reduz o consumo de energia. Aumenta a capacidade de secagem.Aumenta a capacidade de secagem. Reduz os danos térmicos causados pela Reduz os danos térmicos causados pela

secagem a altas temperaturas.secagem a altas temperaturas. Requer maior investimento inicia.Requer maior investimento inicia. Maior manuseio do produto.Maior manuseio do produto.

Sistema de Seca-AeraçãoSistema de Seca-Aeração

Modificações em Sistemas Modificações em Sistemas TradicionaisTradicionais

Sistema com Recirculação do Ar de Sistema com Recirculação do Ar de Secagem;Secagem;

Secagem com Revolvimento do ProdutoSecagem com Revolvimento do Produto Secagem em Silo com Sistema Secagem em Silo com Sistema

Contracorrente;Contracorrente; Eliminação de Impurezas nos Produtos;Eliminação de Impurezas nos Produtos;

Silo com Sistema ContracorrenteSilo com Sistema Contracorrente

Grande eficiência energética.Grande eficiência energética.

Há possibilidade de condensação Há possibilidade de condensação nas camadas superiores.nas camadas superiores.

Vista Interna do Sistema ShivversVista Interna do Sistema Shivvers

Sistema com Recirculação Sistema com Recirculação do Ar de Secagemdo Ar de Secagem

Consiste na recirculação de parte do ar de Consiste na recirculação de parte do ar de exaustão;exaustão;

Promove preaquecimento e pré-secagem do Promove preaquecimento e pré-secagem do produto mais úmido;produto mais úmido;

Utilizado para reduzir o gradiente de temperatura Utilizado para reduzir o gradiente de temperatura e umidade nos secadores de fluxos cruzados.e umidade nos secadores de fluxos cruzados.

Recirculação do Ar

Eliminação de ImpurezasEliminação de Impurezas

Consiste na realização do processo Consiste na realização do processo de pré-limpeza.de pré-limpeza.

Facilita a passagem do ar.Facilita a passagem do ar. Diminui o tempo de secagem e o Diminui o tempo de secagem e o

consumo de energia.consumo de energia. Dificulta o desenvolvimento de Dificulta o desenvolvimento de

fungos.fungos.

Secagem com RevolvimentoSecagem com Revolvimento

É feito utilizando-se de roscas-sem-fim que giram É feito utilizando-se de roscas-sem-fim que giram no interior do silo.no interior do silo.

Elimina a frente de secagem.Elimina a frente de secagem.

Possibilita uma melhor distribuição do fluxo de Possibilita uma melhor distribuição do fluxo de ar. ar.

Fim