Análise técnica do processo de secagem de areia em um secador rotativo industrial

Abstract

A secagem industrial consiste na retirada de água (umidade do material), em alguns casos específicos vapores de compostos químicos, para o controle de propriedades ou da qualidade do material. A secagem é empregada para se obter um padrão de fornecimento de insumos, como no caso da areia (cujo processamento em secadores rotativos é objeto de estudo deste trabalho), para a preservação dos produtos (como no caso de alimentos), ou para o controle de propriedades físicas, químicas ou mecânicas, quer seja do componente seco, quer seja do produto ao qual este será adicionado. Relativamente à areia, os secadores rotativos são o tipo construtivo mais comumente empregados, por serem mais adequados para insumos granulares. O presente trabalho aborda a modelagem matemática da secagem de areia para a construção civil em um secador rotativo convectivo, a qual é feita através de balanço de energia. A validação do modelo é realizada através da análise dos resultados para diversas condições de operação do secador, nas quais serão variadas as condições de escoamento dos gases no interior do secador e das características do insumo processado (seu conteúdo de umidade). Os impactos das mudanças são analisados e conflitados com dados reais de um processo de secagem de areia e o modelo matemático do processo de secagem avalia a energia requerida para a retirada de umidade da areia e as perdas de calor que existem através do equipamento para o ambiente.

The industrial drying process consists in the removal of water (moisture) from the material, and in some cases vapors from chemical components, to control material properties and quality. The drying process is mainly used for the obtention of products standardization (homogenization of products), as in the case of sands (the drying process of sands in industrial rotary dryers is the subject of analysis in this document). The preservation of products (as in the case of food drying) is also one of the objectives of industrial drying, as well is the control of material properties, whether of the dried good or of the product in which it is added. When it comes to sands rotary dryers are the most commonly used equipment as they are well suited for the drying process of granular materials. In this document the mathematical modeling of the industrial drying of sand for construction in a convective rotary dryer is investigated. The focus is on modeling through energy balances, validating the model for different operating conditions of the dryer. Under these conditions the gas flow in the dryer is varied as well as the moisture contents of the sand fed to the dryer. The consequences of such changes on the overall results is analyzed and compared with real drying results from rotary convective drying of sands. The mathematical model quantifies the energy requirements to remove all the moisture content taking into account the heat losses to the environment that occur in real drying processes in rotary convective dryers.