Tecnologia alternativa para a secagem de grãos com efeito técnico inovador que maximiza o desempenho e minimiza o risco de incêndios
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Data de Publicação: | 2020 |
Tipo de documento: | Dissertação |
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Título da fonte: | Biblioteca Digital de Teses e Dissertações do UNIOESTE |
Texto Completo: | http://tede.unioeste.br/handle/tede/5699 |
Resumo: | Grain production in Brazil rose from 114 to more than 238 million of tons/year from 2004 to 2017, ranking the country as one of the biggest producers in the world. The future harvest perspective indicates a production growth to 301,8 million grain tons/year. The reduction of humidity is necessary in the processing and storage, before their final destination. In most cases, the process using grain drying furnaces shows a series of technical restrictions that it doesn’t always guarantee desirable efficiency, safety (due to high level of risk of fire) and quality. Given this scenario, the essay aims the development of an alternative technology to the grain drying with innovative technical effect that maximizes the development and minimizes the risk of fire. The methodology embraces eight stages: 1) characterization of the study element; 2) characterization of the grain and analysis of variables in the drying process; 3) search of methods, processes and traditional drying technologies; 5) planning, forecast and building of a prototype; 6) operationalization and tests of the equipment; 7) systematization of the results; 8) requirement evaluation for intellectual protection. The search resulted in a Project and construction of a modular equipment (grain drying prototype) with innovative characteristics on the drying area, on the indirect transference of heat to the grains, on the air dehumidifying module and on the controlling system of the process that operates with maximum development and minimum risk of fire. The heat indirect changing system of the drying tower registered working temperature reduction average of 36%, compared to the heat direct changing systems of traditional equipment. The reuse of heated gases from the drying tower provided efficiency rise of 17% in the air heating. During the grain drying tests, the dehumidifying module obtained average rate of relative air humidity reduction of 76%. The regeneration process of the absorbing agent (Al_2 O_3) in the hot chamber allowed the maintenance of stable air humidity used in the drying process, generating average amplitude of only 3 percentage points. With an average temperature of 72 ºC in the first heating exchanger of the drying tower, and with average humidity of air drying in 17%, there was average reduction of -0,5% (wet basis) of grain humidity on the interval of 25 minutes. This way, the developed technology is shown as an alternative for non-conventional grain drying in great conditions of operation, certifying the quality of the product in a reduced risk of fire environment. |
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The reduction of humidity is necessary in the processing and storage, before their final destination. In most cases, the process using grain drying furnaces shows a series of technical restrictions that it doesn’t always guarantee desirable efficiency, safety (due to high level of risk of fire) and quality. Given this scenario, the essay aims the development of an alternative technology to the grain drying with innovative technical effect that maximizes the development and minimizes the risk of fire. The methodology embraces eight stages: 1) characterization of the study element; 2) characterization of the grain and analysis of variables in the drying process; 3) search of methods, processes and traditional drying technologies; 5) planning, forecast and building of a prototype; 6) operationalization and tests of the equipment; 7) systematization of the results; 8) requirement evaluation for intellectual protection. The search resulted in a Project and construction of a modular equipment (grain drying prototype) with innovative characteristics on the drying area, on the indirect transference of heat to the grains, on the air dehumidifying module and on the controlling system of the process that operates with maximum development and minimum risk of fire. The heat indirect changing system of the drying tower registered working temperature reduction average of 36%, compared to the heat direct changing systems of traditional equipment. The reuse of heated gases from the drying tower provided efficiency rise of 17% in the air heating. During the grain drying tests, the dehumidifying module obtained average rate of relative air humidity reduction of 76%. The regeneration process of the absorbing agent (Al_2 O_3) in the hot chamber allowed the maintenance of stable air humidity used in the drying process, generating average amplitude of only 3 percentage points. With an average temperature of 72 ºC in the first heating exchanger of the drying tower, and with average humidity of air drying in 17%, there was average reduction of -0,5% (wet basis) of grain humidity on the interval of 25 minutes. This way, the developed technology is shown as an alternative for non-conventional grain drying in great conditions of operation, certifying the quality of the product in a reduced risk of fire environment.A produção de grãos no Brasil, entre 2004 e 2017, passou de 114 para mais de 238 milhões de toneladas/ano, posicionando o país como um dos maiores produtores do mundo. A perspectiva das safras futuras indica um crescimento da produção estimada para 301,8 milhões de toneladas de grãos/ano. Nos processos de beneficiamento e armazenamento, antes de sua destinação final, é necessário a redução da umidade. Esse processo, na maioria dos casos, utilizando sistemas de secagem em fornalhas apresenta uma série limitações técnicas que, nem sempre garantem a eficiência, a segurança (pelo elevado risco de incêndios) e a qualidade desejada. Diante deste cenário, o trabalho teve como objetivo o desenvolvimento de uma tecnologia alternativa para secagem de grãos com efeito técnico inovador que maximiza o desempenho e minimiza o risco de incêndios. A metodologia contemplou oito etapas: 1) Caracterização do elemento de estudo; 2) Caracterização dos grãos e análise de variáveis do processo de secagem; 3) Prospecção de métodos, processos e tecnologias convencionais de secagem; 4) Desenvolvimento e proposição de uma tecnologia não convencional; 5) Planejamento, projeção e construção de um protótipo; 6) Operacionalização e testes do equipamento; 7) Sistematização dos resultados; 8) Avaliação dos requisitos para a proteção intelectual. A pesquisa resultou no projeto e construção de um equipamento modular (protótipo para a secagem de grãos) com características inovadoras no leito de secagem, na transferência indireta de calor aos grãos, no módulo desumidificador do ar e no sistema de controle do processo que opera com desempenho máximo e menor risco de incêndios. O sistema de troca indireta de calor da torre de secagem registrou média de redução de temperatura de trabalho de 36%, quando comparado aos sistemas de troca de calor direta dos equipamentos convencionais. O reaproveitamento de gases aquecidos oriundos da torre de secagem proporcionou aumento de eficiência de 17% no aquecedor de ar. Durante os testes de secagem dos grãos, o módulo desumidificador obteve índice médio de redução de umidade relativa do ar de 76%. O processo de regeneração do agente adsorvente (Al_2 O_3) nas câmaras quentes permitiu manter níveis estáveis de umidade do ar utilizado na secagem, gerando amplitude média de apenas 3 pontos percentuais. À temperatura média de 72 ºC no primeiro trocador de calor da torre de secagem, e com umidade relativa do ar de secagem em 17%, houve redução média de -0,5% b.u. de umidade dos grãos no intervalo de 25 minutos. Desta forma, a tecnologia desenvolvida se apresentou como uma alternativa para a secagem não convencional de grãos em condições ótimas de operação, garantindo a qualidade do produto num ambiente de menor risco de incêndios.Submitted by Marilene Donadel (marilene.donadel@unioeste.br) on 2021-12-03T00:22:04Z No. of bitstreams: 1 Luiz_Zarpellon_2020.pdf: 4856061 bytes, checksum: 8358ccdd026bcc9d4c98e09c883a25e6 (MD5)Made available in DSpace on 2021-12-03T00:22:04Z (GMT). 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