O objetivo da secagem dentro de um processo industrial é extrair ao máximo a umidade de determinadas substâncias granulosas. Para a realização dessa tarefa, utilizam-se os secadores industriais.
Secadores são usados, principalmente, na secagem de materiais da indústria alimentícia, têxtil, agrícola, farmacêutica, papeleira entre outras. A função da secagem é atingir o padrão ideal de qualidade dos produtos, ajudar na conservação e, além disso, estender sua validade.
Aplicações de secadores industriais
Na indústria alimentícia, o processo de secagem tem a função de reduzir substancialmente o volume de água dos alimentos, aumentando a pressão osmótica e, desse modo, dificultar a proliferação de microrganismos contaminantes que contribuem com a sua decomposição.
Já na produção farmacêutica, este mesmo processo serve para preparar as substâncias para as etapas seguintes, como o encapsulamento, por exemplo, e para manter a qualidade da fórmula. Além disso, os secadores industriais estão presentes também no processamento de minérios e minerais, na indústria de plásticos e petroquímica.
Principais tipos de secadores industriais
Secadores rotativos
Secadores rotativos são ativos de uso contínuo e seu funcionamento é relativamente simples, de baixo custo operacional e, além disso, possuem aplicação variada, atuando na secagem de diversos materiais. Além de secar, os secadores rotativos contínuos aquecem, arrefecem, misturam, granulam e calcinam. Sendo assim, estes ativos são ideais para processar materiais granulares e fibrosos. Indústrias farmacêuticas, químicas, alimentícias e de fertilizantes, são alguns exemplos de processos que necessitam de secadores rotativos.
Um secador rotativo é composto por um tambor cilíndrico rotativo de aço, posicionado de maneira horizontal ou inclinada, que comporta a circulação dos caudais de matéria sólida e ar quente. Este tambor é sustentado por um conjunto de rolos e rolamentos e expande com o aumento da temperatura. Suspensores no interior do tambor conduzem a matéria para a parte superior do secador e lançando-as ao encontro do caudal de ar quente. Na parte externa, batentes atuam na redução do acúmulo de substâncias nas paredes do interior do tambor.
O acionamento direto ou corrente gera o movimento de rotação deste tipo de secador. Em resumo, inicia-se a operação pela entrada do material a ser processado no tambor, que flui paralelamente às correntes de ar quente (ou no sentido contrário).
Por sua vez, o material sólido dentro do tambor interage com suspensores dispostos axialmente, promovendo uma movimentação de subida e descida. Desse modo, na descida o material entra em contato com o ar quente, resultando na secagem, aquecimento, mistura e uniformização do material.
Existem subcategorias de secadores rotativos industriais: secador rotativo indireto de tubos de vapor; secador rotativo direto; secador rotativo direto roto-louvre; secador rotativo contacto direto.
Secadores vibrofluidizados
Os secadores vibrofluidizados são equipamentos utilizados no processo de secagem contínua. Eles funcionam com o uso de energia vibracional, que é recomendada para materiais dispersos.
A função principal desses secadores é promover um incremento nos coeficientes de transferência de massa, o que resulta em uma secagem mais eficiente. Assim, eles se tornam especialmente úteis para a secagem de materiais termolábeis, tais como fármacos, cosméticos e materiais biológicos, que requerem tempos de residência curtos, altas taxas de secagem e baixas temperaturas.
Os secadores vibrofluidizados são comumente utilizados para secar materiais granulares, pastas e pós, como materiais farmacêuticos, biológicos e alimentares. Isso inclui, por exemplo, a secagem de enzimas, que são biomoléculas que atuam como catalisadores em diversas reações químicas.
Secadores de bandeja
Secadores de bandeja são utilizados, principalmente, para a desidratação de alimentos, tais como frutas e outros vegetais. Este ativo, nada mais é do que uma câmara com isolamento térmico, provida de sistemas de aquecimento e ventilação, que fazem o ar quente circular sobre as bandejas.
Esses ativos possuem ventiladores centrífugos ou axiais para manter a circulação do ar aquecido sobre as bandejas. Aproximadamente 10 a 20% do ar é novo, e o restante é recirculado. Desse modo, durante os processos de secagem com secadores deste tipo, as bandejas devem ser revesadas, visando uma secagem mais uniforme dos produtos.
Secadores de bandeja são mais comuns em aplicações com baixa produção, oferecendo mais versatilidade na operação. A dificuldade de empregar este tipo de ativo em larga escala, é o trabalho necessário para carregar e descarregar cada batelada.
Secadores por atomização
A secagem por atomização, ou spray drying, é um processo contínuo em que uma substância líquida ou pastosa se torna pó. Para isso, pulveriza-se o material e submete-se a uma corrente controlada de ar quente dentro da câmara. Com isso, os solventes evaporam e separam sólidos e solúveis. O resultado deste processo é a obtenção do material original na forma de pó.
Indústrias químicas e alimentícias são as que mais utilizam esse tipo de secador. Alguns exemplos de produtos que podem passar pelo processo de secagem por atomização são leite, sucos, café, sopas, detergentes, para citar os mais comuns.
Secadores de leito fluidizado
Os secadores de leito fluidizado secam produtos que se quebram facilmente. Eles funcionam com um alto fluxo de ar quente sob o produto. O conceito básico de funcionamento é fazer com que o produto seja transportado por meio de um fluxo constante de ar, fazendo que o produto fique sobre um colchão de ar.
A alta pressão na entrada de ar transporta o produto pelo ar até a saída. Além disso, este tipo de secador necessita de alimentação contínua. Usa-se comumente em indústrias alimentícias, farmacêuticas, químicas e minerais.
Pode-se classificar os secadores de leito fluidizado de acordo com o tipo de leito: vibratório e estático. O secador de leito fluidizado vibratório é um secador de leito fluidizado aprimorado de muito sucesso e está se tornando cada vez mais o principal tipo de equipamento de secagem. O secador de leito fluidizado estático não possui partes móveis e o leito permanece fixo na posição durante o processo de secagem.
Além disso, pode-se classificar os secadores de leito fluidizado em duas categorias de acordo com os métodos de produção: contínuo e descontínuo. Um secador de leito fluidizado contínuo consiste em uma série de câmaras conectadas horizontalmente por câmaras de ar. Já um secador de leito fluidizado descontínuo seca materiais em ciclos.
Secadores em túnel e esteiras transportadoras
Os secadores em túnel ou em esteiras são ativos que permitem a secagem e o transporte contínuo de materiais para a desidratação. Sendo assim, um dos componentes deste tipo de secador é uma esteira, de aço ou em tela, que possibilita a passagem do ar quente pelo material alocado sobre ela. A câmara ou túnel de secagem, por sua vez, possui sistemas de aquecimento, ventilação, recirculação e exaustão.
Esse tipo de secador seca em larga escala, de forma que a carga de matéria-prima é suficiente para que o ativo opere continuamente. Eles são uma parte essencial de muitos processos industriais onde a remoção de umidade é crucial para a qualidade e a durabilidade dos produtos.
Principais componentes de secadores industriais
Apesar das variações, os principais componentes de secadores industriais são os seguintes:
Sistema de Exaustão: Remove o ar úmido da câmara de secagem para fora do sistema. A presença de filtros evita a liberação de partículas poluentes no ambiente.
Câmara de Secagem: É o espaço onde ocorre o processo de secagem dos materiais. Pode ser uma estrutura fechada (como um túnel) ou uma câmara aberta com esteiras transportadoras.
Sistema de Ventilação: Responsável por circular o ar quente dentro da câmara de secagem. Pode incluir ventiladores para movimentar o ar e distribuidores para garantir uma distribuição uniforme do calor.
Fonte de Calor: Fornecimento de energia térmica para aquecer o ar que circula na câmara de secagem. Queimadores a gás, resistências elétricas, vapor ou outros meios de aquecimento podem gerar o calor.
Esteiras Transportadoras ou Bandejas: Utilizadas para transportar os materiais através da câmara de secagem de maneira contínua. Esteiras projetam-se para suportar altas temperaturas e cargas variadas de materiais.
Controles e Instrumentação: Incluem termostatos, controladores de temperatura, sistemas de automação e dispositivos de monitoramento (como sensores de umidade e temperatura) para garantir que o processo de secagem seja controlado e eficiente.
Isolamento Térmico: Material isolante ao redor da câmara de secagem para reduzir perdas de calor e melhorar a eficiência energética do sistema.
Sistema de Transporte e Alimentação: Em alguns casos, especialmente em secadores mais complexos, pode haver sistemas automáticos para alimentar os materiais na entrada do secador e para retirá-los após o processo de secagem.
Principais modos de falha em secadores industriais
Os modos de falhas mais comuns estão relacionados ao sistema de aquecimento, onde problemas com a fonte de calor, como queimadores, resistências elétricas ou sistemas de vapor, podem resultar em temperaturas inconsistentes dentro da câmara de secagem. Isso, além de comprometer a eficiência do processo de secagem, também pode levar a produtos com qualidade abaixo do esperado.
Além disso, falhas de desalinhamento, desgaste excessivo ou quebras nas esteiras ou bandejas de secadores resultam em paradas na linha de produção e dificuldades no transporte contínuo dos materiais pelo secador. Um fluxo inadequado de materiais impacta a eficiência e a capacidade de produção do secador.
Problemas com os sistemas de controle de temperatura e umidade também podem ser graves e prejudicar o processo. Desse modo, falhas nos sensores, termostatos ou controladores podem causar variações não controladas nos parâmetros de operação, afetando diretamente a qualidade do processo de secagem.
Outra falha comum está relacionada ao sistema de ventilação e circulação de ar. Bloqueios nos dutos de ar, falhas nos ventiladores ou distribuição inadequada do ar quente dentro da câmara de secagem podem levar a uma secagem desigual dos materiais.
Além das falhas operacionais, problemas estruturais como desgaste, corrosão ou danos no isolamento térmico também podem ocorrer, especialmente em ambientes industriais severos. Estas questões não apenas reduzem a vida útil do equipamento, mas também aumentam os custos de manutenção e operação.
Solução para o monitoramento de secadores industriais
A Solução Dynamox identificou falha em cilindro secador de máquina de papel, um ativo fundamental para o processo produtivo de indústrias papeleiras.
Ao analisar o espectro de vibração, confirmou-se a falha identificada pelo DynaDetect. Nas imagens abaixo, é possível observar o espectro de vibração em velocidade e o ceptro em aceleração. Em ambos a falha é visível, demonstrando a severidade.
A Plataforma Web Dynamox permite diferentes análises dos dados. Com ela foi possível acompanhar a distribuição do defeito sobre o rolamento através do gráfico de autocorrelação. Ao verificar que o defeito já estava se propagando fora da região de zona de carga do rolamento, foi a tomada de decisão para a troca.
Com a detecção da falha, foi possível programar a manutenção e realizá-la em um momento oportuno. Com a troca preventiva, a máquina ficou parada por 6 horas. Em uma ação corretiva, o tempo seria de 15 horas. Desse modo, evitou-se a perda de 76,5 toneladas de papel. O monitoramento seguiu e observou-se diminuição nos níveis vibracionais, o que comprova a ação no momento certo.
Conte com a Solução Dynamox para monitorar esses ativos e evite falhas, paradas e acidentes. Entre em contato e saiba mais.