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Aperfeiçoamento de uma unidade experimental de leito de jorro com particulado inerte para a produção de fertilizante foliarInstrumentação.Secagem de pastas.Leito de jorro.Partículas inertes.PEBD.Fertilizante foliar.Solubilidade.CFD.Instrumentation.Drying pastes.Spouted bed.Inert particles.LDPE.Foliar fertilizer.Solubility.CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA::PROJETOS DE MAQUINASA utilização de leito de jorro para a secagem vem crescendo nos últimos anos, inúmeros pesquisadores têm adotado o preenchimento do leito com materiais inertes para aumentar a superfície de contato, promovendo uma secagem mais efetiva para materiais que não podem ser fluidizados e jorrados, como é o caso de pastas e soluções. Com o intuito de contribuir para área de pesquisa que abrange materiais particulados o seguinte trabalho teve como objetivo aperfeiçoar uma unidade de leito de jorro para a secagem de fertilizante foliar usando sólidos inertes. O fertilizante adotado possuiu dificuldade de solubilização, com a premissa de que essa técnica de secagem melhoraria a solubilidade, a caracterização do produto final foi abordada. Inicialmente ocorreu a troca e reparo de vários componentes do equipamento, como a substituição da resistência espiral para uma aletada, adição do isolamento da tubulação do ar de secagem e revestimento do leito, trocas de mangueiras, afiações e disjuntores. Também foi realizada a instrumentação da unidade através da parametrização do controlador de temperatura, instalação e programação de um sistema de aquisição de dados por meio de transdutores de pressão, para que fosse registrados dados de queda de pressão do leito e vazão de alimentação do ar de entrada. O inerte escolhido, o polietileno de baixa densidade PEBD, passou por um processo de validação que incluiu a investigação das características físicas, morfológicas e análise do ângulo de contato da superfície do material com a suspensão de fertilizante. O ângulo obtido foi de 76°, indicando que o PEBD é propício para a secagem de pastas e soluções em leito de jorro. Em seguida foram realizadas curvas características com o sólido inerte em diferentes cargas, a massa que apresentou melhor estabilidade fluidodinâmica foi escolhida para o processo de secagem. Os ensaios de secagem da solução foram realizados segundo o planejamento experimental 2³ com uma repetição na melhor condição, as três variáveis do sistema foram o tempo de vazão de alimentação da solução, o tempo de intermitência entre os intervalos de alimentação e a altura do atomizador. Um balanço de massa foi realizado para mapear as frações mássicas de fertilizante perdidas ao longo do processo, sendo que as variáveis tiveram influência sobre três regiões, a superfície das partículas, a parede do leito e o filtro localizado no overflow do ciclone. As respostas geradas durante os testes foram a umidade, o rendimento e a produtividade. A altura do atomizador apresentou efeito em praticamente todas as respostas e frações mássicas estudadas, porém o tempo de intermitência teve maior influência as frações aderidas no filtro e parede do leito. De modo geral o maior tempo de intermitência acarretou em menores recuperações de produto. A temperatura foi monitorada em vários pontos durante os experimentos de secagem, as variáveis foram analisadas estatisticamente e o tempo de alimentação isolado e associado com a altura do atomizador foi o fator de maior efeito na queda de temperatura para as regiões mais distantes da entrada de ar quente do sistema. Apesar do rendimento durante a secagem ter sido baixo, 26,6% na melhor configuração, o pó seco resultante apresentou um aumento da solubilidade em 69% comparado com o fertilizante in natura, análises de DRX foram empregadas para se analisar a cristalinidade e nível de fase amorfa dos materiais. Durante os testes foram amostras quantidades significativas de produto sendo elutriados pelo overflow do ciclone, com base na distribuição granulométrica do produto final um novo ciclone foi projetado, com o intuito de sanar esse problema em trabalhos futuros. Uma anormalidade no movimento das partículas foi registrada ao longo do estudo, o fluxo tende ao lado esquerdo do leito, fazendo o material se chocar constantemente com a parede do equipamento, a análise CFD foi empregada para se buscar a causa desse movimento e um defeito na geometria na unidade foi encontrada. Para sanar essa questão foi simulada uma proposta de modificação na estrutura da tubulação de entrada de ar, fazendo com que o movimento fluidodinâmico das partículas se restaurasse para o centro do leito de jorro.The use of a spouted bed for drying has been increasing over the years with numerous researchers adopting the filling of the bed with inert materials to increase the contact surface. It results in a more effective drying method for materials that cannot be fluidized and spouted, such as masses and solutions. In order to contribute to the research area that covers particulate materials, this work aimed to improve a spouted bed unit for drying foliar fertilizer using inert solids. The adopted fertilizer had low solubility and with the premise that this drying technique would improve its solubility, the characterization of the final product was addressed. Initially, several components of the equipment were replaced and repaired, such as replacing the spiral resistance for a finned one; adding insulation for the drying air piping and bed covering; changing hoses; wiring and circuit breakers. The instrumentation of the unit was also carried out through the parameterization of the temperature controller; installation and programming of a data acquisition system by means of pressure transducers, so that data about drops in the bed pressure and the flow in the entry of air supply could be recorded. The chosen inert material, low density polyethylene (LDPE), underwent a validation process that included investigation of the physical and morphological characteristics and analysis of the contact angle of the material surface with the fertilizer suspension. Through the investigation, the angle found was 76 °, which indicates that LDPE is suitable for drying masses in a spouted bed. Then, the characteristic curves with the inert solid at different loads were evaluated and the mass that showed better fluid dynamic stability was chosen for the drying process. The solution drying tests were carried out according to the 2³ experimental design with a repetition of the best condition, and the three variables of the system were: the solution feeding flow time, the intermittence time between the feeding intervals and the height of the atomizer. A mass balance was carried out to map the fertilizer mass fractions lost along the process, with the variables having an influence on three regions: the surface of the particles; the bed wall and the filter located in the cyclone overflow. The answers generated during the tests were moisture, yield and productivity. The height of the atomizer had an effect on practically all the responses and mass fractions studied, but the intermittency time had a greater influence as fractions adhered to the filter and bed wall. In general, the longer intermittence time resulted in lower product recoveries. The temperature was monitored at various points during the drying experiments with the variables being statistically analyzed. The variable, feeding time, associated with the variable, height of the atomizer, were the factors with the greatest effect on the temperature drop for the furthest regions from the inlet of hot air from the system. Although the yield during drying was low, 26.6% in the best configuration, the resulting dry powder showed a solubility increase of 69% compared to the in natura fertilizer. DRX analyzes were used to assess the crystallinity and level of amorphous phase of the materials. During the tests, significant amounts of product were eluted by the cyclone overflow so, based on the particle size distribution of the final product, a new cyclone was designed in order to solve this problem in future works. An abnormality in the movement of particles was recorded throughout the study: the flow tends to the left side of the bed, causing the material to constantly collide with the wall of the equipment. A CFD analysis was used to look for the cause of this movement and a defect in the geometry on the equipment was found. To solve this issue, a proposal to modify the structure of the air inlet pipe was simulated, making the fluid dynamic movement of the particles restored to the center of the spouted bed.Universidade Federal do Triângulo MineiroInstituto de Ciências Tecnológicas e Exatas - ICTE::Programa de Mestrado Profissional em Inovação TecnológicaBrasilUFTMPrograma de Mestrado Profissional em Inovação TecnológicaSANTOS, Kássia Graciele dos05897527660http://lattes.cnpq.br/9680475824447820VIEIRA NETO, José Luiz05471016602http://lattes.cnpq.br/4074369473895050STOPPE, Ana Carolina Ribeiro2022-07-05T17:38:11Z2021-11-302022-07-05T17:38:11Z2021-11-30info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdfhttp://bdtd.uftm.edu.br/handle/123456789/1270porinfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFTMinstname:Universidade Federal do Triangulo Mineiro (UFTM)instacron:UFTM2022-07-06T02:02:24Zoai:bdtd.uftm.edu.br:123456789/1270Biblioteca Digital de Teses e Dissertaçõeshttp://bdtd.uftm.edu.br/PUBhttp://bdtd.uftm.edu.br/oai/requestbdtd@uftm.edu.br||bdtd@uftm.edu.bropendoar:2024-04-24T09:59:21.443019Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFTM - Universidade Federal do Triangulo Mineiro (UFTM)false
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