Fornecimento de ar decisivo para a eficiência
A produção industrial de alimentos dificilmente seria possível sem a utilização de ar de processo para o manuseamento ou processamento de matérias-primas, produtos preliminares e produtos finais. Além disso, o ar comprimido desempenha um papel importante em muitas outras aplicações de processos. A carga e a descarga de equipamentos de transporte e de instalações de armazenamento, os processos de afrouxamento e de triagem, bem como a embalagem e o acondicionamento são apenas alguns exemplos.
Isto tem as seguintes implicações para os utilizadores no processamento alimentar: para além dos requisitos industriais transversais para a produção de gases de processo, como a pureza do ar, é necessário ter em conta outros critérios. Devem ser tomadas medidas técnicas adequadas para evitar interações indesejáveis entre o ar de processo e o material. Para citar um exemplo, é da maior importância excluir com segurança a contaminação por materiais auxiliares da geração de ar de processo. O funcionamento sem óleo, certificado de acordo com a norma ISO 8573-1, Classe 0, torna-se um pré-requisito para a utilização de sobrepressores, compressores e acessórios. As mercadorias transportadas podem mesmo ser danificadas pelo calor excessivo gerado pelo ar de processo. Além disso, a humidade do ar utilizado como meio de transporte é um problema com consequências potencialmente igualmente graves. Se o vapor de água contido no ar de processo se condensar, pode não só prejudicar a qualidade do produto, mas também tornar-se crítico para todo o processo de produção. As instalações com aplicações muito sensíveis caraterizam-se pelo facto de a produção de ar de processo através de sobrepressores e compressores e o tratamento subsequente através de filtragem, secagem e arrefecimento formarem um circuito coordenado. A secagem por ar de processo, em particular, apresenta um desafio técnico que temos todo o gosto em dominar para si.
O desafio da humidade no ar de processo
No caso de processos de manuseamento pneumático, a humidade no ar de processo pode causar problemas de várias formas, uma vez que o ar de processo entra normalmente em contacto direto com o produto. No processamento alimentar, os produtos higroscópicos, como o açúcar, o cacau, o amido ou as especiarias, também são processados. Se estes absorverem humidade, é promovido o crescimento de bactérias, podendo perder matérias-primas, dependendo do período de armazenamento. Além disso, o material pode endurecer nos bordos dos silos. Adicionalmente, a humidade prejudica gravemente o manuseamento. O material a granel húmido tem um caudal inferior e, por conseguinte, tende a entupir os tubos de distribuição. Isto pode levar a paragens de produção, ou pelo menos a atrasos, se os tubos bloquearem, por exemplo. A acumulação de produtos nas peças do sistema também dificulta o processamento. Isto reflete-se diretamente no aumento dos custos de produção para o utilizador.
Os dispositivos mecânicos podem servir como solução a curto prazo para o material de transporte que facilmente se aglomera. Estes incluem, por exemplo, martelos ou placas de vibração que permitem que o material a granel se solte ou escorra. No entanto, muitas vezes estas medidas apenas restabelecem temporariamente o manuseamento. As consequências negativas para o produto final - que resultam da absorção de humidade durante o armazenamento, o transporte e o processamento - mantêm-se. Os contentores ventilados e os secadores de tambor são utilizados para a secagem de alimentos. O princípio subjacente gira frequentemente em torno da alimentação de ar de secagem sobre os materiais, removendo a humidade do material a granel. Após o arrefecimento do ar, é produzido condensado, que é descarregado do processo de forma direcionada. Se este processo tiver lugar num sistema fechado, grande parte do calor que é gerado automaticamente durante a compressão do ar de processo pode ser recuperado. Os dispositivos para ar de processo que secam a montante ou a jusante do sobrepressor ou do compressor são uma solução eficaz, desde que a humidade penetre durante o transporte pneumático. Estes podem reduzir a humidade de acordo com os requisitos dos processos do utilizador ou baixar o ponto de orvalho. É essencial que as máquinas trabalhem de forma flexível, uma vez que o teor de humidade do ar atmosférico varia tanto durante o dia como entre as estações.
Processo de secagem ao ar em detalhe
Os secadores de ar de processo ajustam a humidade relativa e o ponto de orvalho do meio comprimido. Um pouco de contexto: a capacidade do ar para absorver uma determinada quantidade de vapor de água depende da temperatura e da pressão do ar. Com base nesta capacidade máxima, a humidade relativa indica até que ponto o ar está saturado de vapor de água. Se a temperatura do ar baixar enquanto o teor de água do ar se mantiver estável, a humidade relativa aumenta por sua vez. Quando a temperatura atinge o ponto de orvalho, a humidade relativa é de 100%. Qualquer redução adicional da temperatura pode resultar na condensação do vapor de água. Os baixos pontos de orvalho e a baixa humidade relativa são o objetivo da secagem do ar de processo.
Instalações para secagem de ar de processo
A partir de uma humidade relativa de 65%, existe um risco acrescido de o ar de processo provocar a formação de bolor no material a granel. Nesse caso, é necessário utilizar instalações de secagem. O ideal é fazer isso já na aceitação do material. O ar processado, que já foi submetido a um processo de secagem, transporta o material a granel para o armazém sem qualquer entrada de humidade. No silo ou na sala de armazenamento, o ar desumidificado evita a obstrução da matéria-prima.
Os secadores por condensação são suficientes para aplicações com requisitos menos exigentes relativamente à humidade do ar de processo. Aqui, o vapor de água no ar condensa-se nos registos de arrefecimento ou nos permutadores de calor.
Não é possível obter uma humidade relativa inferior a 50% à temperatura ambiente ou pontos de orvalho inferiores a 10 °C com um secador por condensação. As aplicações de ar de processo para o manuseamento de substâncias higroscópicas sensíveis, encontradas na indústria farmacêutica, só são possíveis quando o material é utilizado para secagem por sorção ou refrigeração.
O processo de secagem do ar por sorção requer temperaturas do ar tão baixas quanto possível. O processo baseia-se num adsorvente, que remove a água do ar. Após a compressão, o ar de processo passa por um pré-refrigerador, que leva a temperatura do ar para o nível inferior definido. Agora o ar de processo flui através de um rotor em rotação constante que é revestido com o adsorvente higroscópico. Isto liga o vapor de água, de modo a que o meio de fuga tenha um teor de humidade mais baixo. No entanto, sem a regeneração do adsorvente, o rotor tornar-se-ia, com o tempo, permeável ao vapor de água. Assim, outro fluxo de ar liberta as moléculas de água armazenadas no rotor. Tem uma temperatura de até 130 °C, mas com um caudal consideravelmente menor.
Eficiência energética com secagem por ar de processo
A eficiência energética desempenha um papel particularmente importante na conceção de processos de sorção para a secagem do ar de processo. Isto refere-se principalmente à regeneração, para a qual são necessárias temperaturas elevadas. A energia térmica é fornecida por registos de aquecimento elétricos ou queimadores a gás. Para reduzir ao máximo as perdas de energia, as fábricas modernas utilizam o ar de exaustão quente para pré-aquecer o ar de sorção recém-fornecido no processo de secagem do ar. Os princípios de conceção dos componentes de secagem são os mesmos que para os sobrepressores ou compressores. Devem ser dimensionados de acordo com o desempenho necessário do sistema, procurando minimizar as perdas de pressão interna através de um fluxo de ar otimizado. Caso contrário, estes devem ser compensados por um aumento do dispêndio de energia. Em especial durante a secagem, é importante que o rotor não emita qualquer adsorvente para o ar, o que poderia comprometer a pureza.
Fornecimento de ar decisivo para a eficiência
A produção e o processo de secagem do ar implicam um elevado consumo de energia. No entanto, não é o único fator decisivo para a eficiência operacional de um sistema de transporte pneumático. É verdade que as configurações ideais do sistema permitem aumentos de eficiência consideráveis através de uma seleção cuidadosa dos componentes e de um encaminhamento bem pensado das tubagens. Mas é igualmente importante evitar perdas de energia e é aqui que os sistemas de recuperação térmica, por exemplo, têm um papel vital a desempenhar. Podem tornar o calor residual dos processos - que é sempre gerado - disponível para utilização posterior, aumentando a sustentabilidade operacional.
As melhores condições prévias para o conseguir são conceitos globais eficientes. Por isso, a AERZEN não se limita a oferecer uma vasta gama de produtos e serviços para a produção de ar de processo. Os especialistas em aplicações também trabalham na integração ideal dos seus próprios componentes em circuitos complexos de ar de processo.
O planeamento integrado é a chave do sucesso
A conceção correta do sobrepressor e do compressor pode reduzir consideravelmente a necessidade de energia de uma instalação para o fornecimento de ar de processo. Componentes inadequados ou configurações incorretas não só conduzem a um maior consumo de energia, como também aumentam significativamente os custos de produção a longo prazo devido a avarias e desgaste. A AERZEN oferece três séries de produtos: sobrepressores de êmbolo rotativo (Delta Blower), compressores de êmbolo rotativo (Delta Hybrid) e compressores de parafuso (Delta Screw), soluções para uma vasta gama de aplicações. Estes variam desde conjuntos compactos para utilização móvel em camiões-silo de autodescarga até instalações fixas para descarregar material a granel de navios de transporte. Além disso, existe o sistema modular de grandes sobrepressores Alpha Blower, que com um caudal máximo de 77.000 m3/h pode fornecer ar de processo a grandes empresas alimentares de forma fiável. Todas as tecnologias funcionam sem óleo e, graças à conformidade com a ATEX, são adequadas para utilização em atmosferas potencialmente explosivas.
Soluções para o tratamento do ar de processo
A sujidade ou as partículas de pó, bem como as temperaturas e a humidade do ar excessivamente elevadas, prejudicam a qualidade do produto. No lado da pressão dos conjuntos, outros componentes assumem o tratamento do ar:
- Filtro de ar de processo
- Pós-refrigerador
- Secador
No seu programa de acessórios, a AERZEN fornece elementos filtrantes completos e conectáveis das classes de separação F7 a H13. Também podem ser montados na fábrica, a montante da secagem do ar de processo. Adaptados às condições do ar ambiente, os filtros removem o pó e a sujidade do ar, criando uma atmosfera livre de partículas. Durante a compressão, podem ocorrer temperaturas de até 280 °C. Este ar quente pode danificar o material a granel e as peças do sistema, razão pela qual o condicionamento é efetuado por refrigeradores, dispostos a montante dos secadores. Com o apoio de uma solução de software proprietária, a AERZEN seleciona os pós-refrigeradores do seu programa de entrega e verifica a seleção através da simulação dos dados de funcionamento. Os componentes estão disponíveis em modelos "ar para ar" ou "água para ar". Com vernizes especiais, motores especiais, separadores de condensados e comandos inteligentes, estão disponíveis opções de adaptação flexíveis para satisfazer necessidades específicas.
