Eficiência energética e caracterização de secador de biomassa rotativo protótipo

Abstract

A secagem é uma operação unitária muito importante e amplamente utilizada em diversos materiais de diferentes áreas, porém a interpretação dos fenômenos de transferência é complexa e muitas vezes os resultados, quando obtidos, não são publicados no meio acadêmico em geral. A extração da água superficial dos materiais via secagem requer elevado consumo de energia, portanto é necessária uma contínua interpretação da cinética do processo, afim de prolongar a vida de prateleira do material, de forma que não sejam gerados impactos financeiros no custo final do produto. A economia da Região Centro-Oeste tem como um dos seus principais pilares a agricultura com foco na cultura de grãos, sendo a secagem uma etapa primordial. Portanto, é importante o domínio da secagem, para projetar o desenho de secadores, assim como, interpretar a interação cultivos-condições de operação da Região. O secador rotativo é o mais recomendado para secagem de grãos, por possuir diversas vantagens, tais como: o tambor cilindro que se adapta à geometria dos grãos, ter um baixo custo de manutenção e utilizar velocidades baixas de giro em torno do próprio eixo. Neste contexto, este trabalho tem como objetivo principal avaliar o funcionamento de um secador protótipo rotativo tipo cilindro horizontal para grãos de milho e café da Região Centro Oeste. O desenho e construção do secador foi realizado por integrantes do Grupo de Pesquisa Tecnologias Limpas, na Faculdade do Gama (FGA) da Universidade de Brasília (UnB). Para a avaliação do protótipo desenvolvido foi desenhado e montado um sistema integrado utilizando-se o microprocessador Raspberry PI e o sensor de umidade e temperatura DHT22. Este sistema foi acoplado ao protótipo para a leitura da emissão das variáveis como temperatura e umidade relativa, que posteriormente foram utilizados para a obtenção das demais propriedades psicométricas, tais como: temperatura de orvalho, temperatura de bulbo úmido, massa específica e entalpia. Também foi montando um código de programa em linguagem de programação Python3, que permite a visualização, armazenamento e leitura em gráficos destes dados. Adicionalmente, para interpretar os perfis da secagem experimental foi montada a carta psicométrica e avaliados os balanços globais de energia e massa para alguns casos ilustrativos. Os perfis obtidos indicam os o decréscimo da umidade contida nos grãos em função do tempo da operação de secagem. Os resultados obtidos foram satisfatórios e foi evidenciado com o funcionamento do protótipo desenvolvido. Este trabalho também visa contribuir para os conhecimentos dos alunos de Graduação em Engenharia na interpretação do fenômeno da secagem por meio do protótipo desenvolvido, com aplicações em aulas experimentais das disciplinas de transferência de calor e dinâmica dos fluídos, além de ser um equipamento que pode ser utilizado como método de secagem adotado por pequenos e médios agricultores da Região Centro-Oeste.