MIEMEC
Mestrado Integrado em Engenharia Mecânica
Integradora VIII
Análise energética do
transporte de massa na
secagem de serrim
Autora: Ana Carolina Correia de Sá
[email protected]
Tutor: Professor José Carlos Teixeira
Universidade do Minho
Departamento de Engenharia Mecânica
Análise energética do transporte de massa na secagem de serrim
Contextualização
A etapa de compactação do serrim para a
produção de pellets pressupõe que a
matéria-prima
contenha,
idealmente,
apenas 14% de humidade relativa (medida
na base húmida). No caso em estudo, a
tecnologia que possibilita satisfazer o
requisito acima é a secagem com recurso a
gases quentes de combustão provenientes
de uma fornalha a biomassa. O esquema
do processo reproduz a instalação da
empresa VIMASOL – Energias Renováveis,
Lda.
estilha
de
madeira
Sumário
O projeto desenvolvido no âmbito da U.C. Integradora VIIII
tem enfoque sobre o processo de secagem de serrim, utilizado
na produção de pellets, nomeadamente no mecanismo de
transporte de massa e respetiva análise energética.
Motivação
O poder calorífico dos pellets e a sua qualidade enquanto
combustível é dependente do teor de humidade que
possuem. Nesta perspetiva, é imprescindível compreender os
princípios subjacentes à secagem do serrim a fim de poder
aumentar-se o rendimento do processo.
combustível
ar
atmosférico
①
Como se processa a secagem do serrim?
O transporte de massa ocorre como consequência do gradiente de humidade observado num
determinado volume de controlo.
No caso particular da secagem do serrim, o fenómeno de transporte da massa de água é
traduzido pela conjugação de dois mecanismos distintos: a migração da humidade do interior
das partículas do serrim para a sua superfície e a consequente vaporização da humidade
superficial, sob a forma de calor latente, para os gases de combustão presentes no secador
rotativo.
gases de
combustão +
vapor de
água
②
serrim
HR ≈ 50%
serrim
HR ≈ 13%
(base húmida)
(base húmida)
③
gases de
combustão +
vapor de
água
Objetivos/Metodologia
Os objetivos primordiais do projeto são: identificar e
compreender a correlação entre as variáveis relevantes ao
processo, quantificar a energia despendida na secagem e
elaborar o seu balanço energético.
Agradecimentos
A autora agradece ao Professor José Carlos e ao Eng. David
Magalhães da empresa VIMASOL pelo apoio e disponibilidade
prestados no decorrer da elaboração deste trabalho.
Universidade do Minho
Campus de Azurém
4810-058 Guimarães
Portugal
(www.dem.uminho.pt/miemec)
Universidade do Minho
Escola de Engenharia
Parâmetros mais relevantes no balanço energético da secagem:
∙ caudal mássico de combustível introduzido na fornalha e excesso de ar
médio na combustão da estilha de madeira (ponto 1)
∙ caudal mássico de gases secos de combustão e de vapor de água
produzido (ponto 2)
∙ humidades relativas do serrim à entrada e à saída do secador rotativo
∙ temperatura e velocidade de circulação dos gases no secador
∙ caudal mássico de vapor de água presente nos gases de combustão à saída
do secador (ponto 3)
∙ granulometria do serrim
Valorização do serrim enquanto matéria-prima
A diminuição do teor de humidade presente no serrim
decorrente do processo de secagem conduz à valorização dos
pellets enquanto combustível. Este facto torna-se evidente no
próprio aumento da capacidade calorífica do serrim –
aproximadamente 9 MJ/kg e 17,5 MJ/kg, antes e depois da
secagem, respetivamente. Face ao variável aproveitamento
energético útil, o teor de humidade é aferido como requisito
para a certificação de qualidade de pellets na normalização em
vigor.