BRPI0900772A2 - difusor circular horizontal com cámaras de aquecimento e secagem e velocidade controlada por contraste quìmico - Google Patents

Abstract

DIFUSOR CIRCULAR HORIZONTAL COM CáMARAS DE AQUECIMENTO E SECAGEM E VELOCIDADE CONTROLADA POR CONTRASTE QUIMICO, se destaca por apresentar uma peneira (P) inferior fixa sobreposta por arrastador (1) de massa que percorre dito difusor (0) composto por dois estágios (Dl e 02), sendo o primeiro estágio (Dl) formado por uma câmara (2) de aquecimento da cana e o segundo estágio (D2) conformado por três câmaras (Cl, C2 e C3) distintas, sendo uma câmara (Cl) de pré-aquecimento do bagaço, uma câmara (C2) de agitação e uma câmara (C3) de decantação, sendo o bagaço levado do primeiro (Dl) para o segundo (D2) estágio por meio de uma rosca (3) sem-fim, possuindo ainda um sistema de controle de velocidade do arrastador (1) e vazão do caldo (4) parametrizado por contraste químico devidamente interpretado por sensores (5).

Description

"DIFUSOR CIRCULAR HORIZONTAL COM CAMARAS DE AQUECIMENTO ESECAGEM E VELOCIDADE CONTROLADA POR CONTRASTE QUÍMICO"

Trata a presente solicitação de Patente de Invenção de um novo"DIFUSOR CIRCULAR HORIZONTAL COM CÂMARAS DE AQUECIMENTO ESECAGEM E VELOCIDADE CONTROLADA POR CONTRASTE QUÍMICO",notadamente de um difusor horizontal utilizado na indústria sucro-alcooleira com oobjetivo de extrair o açúcar da cana, que se destaca por utilizar o calor do próprioprocesso, para incrementar a eficiência de extração, particularmente numa câmarade recebimento da cana onde há uma troca térmica entre o caldo e a matéria primae numa segunda câmara no intervalo de 270 a 360° onde é injetado ar quente limpopara secagem quase que total do bagaço. O secador em questão também tem avelocidade de deslocamento e o controle de vazão das bombas de caldo regidospela aplicação de contraste químico que devidamente parametrizado por sensorespossibilita analisar se a relação de deslocamento da massa em seu interior estáotimizada.

A humanidade evolui a partir do uso de fontes de energia queconsegue usar, cabe então esperar que ela mesma, devido ao declínio dos recursosenergéticos e da perda da biodiversidade, dos problemas da poluição e da crisesocial, consiga mudar de rumo e se adaptar a um novo leque de fontes de energia.

Nesse sentido a utilização do álcool como combustível renovávelganha força não só no Brasil, mas mundo afora. O modelo macro de produção deálcool está gerando um problema social, ambiental e econômico uma vez que nãosão tomadas medidas contundentes voltadas para otimização da produção, sendo ovalor "desperdiçado" absorvido pela economia de escala o que tira os pequenosprodutores que sem a economia de escala ficam fora da cadeia produtiva.

Portanto, para a sustentabilidade do setor é primordial odesenvolvimento de novas tecnologias e equipamentos que viabilizem a instalação eoperação de pequenas usinas autônomas em locais diversificados.

O planejamento de instalações pequenas integradas pode gerar umprograma de auto-suficiência energética rentável, com capacitação de mão de obra,auto-suficiência de alimentos e energia, com o uso de técnicas mais racionais.

Na cadeia produtiva da industria sucro-alcooleira o difusor, responsávelpela extração do açúcar, apresenta um grande peso na eficácia e produtividadeprocessual, caracterizando um Iimitante técnico a ser vencido em busca de maiorrentabilidade da cadeia produtiva.

Os difusores horizontais são de grandes diâmetros em que o processode extração de açúcar se dá por lixiviação e osmose. Resumidamente o difusorhorizontal recebe a cana com as moléculas abertas (desfibrada) sendo a mesmajogada na seção interna do equipamento formando uma camada de cana que com omovimento radial se transforma em bagaço ao longo do perímetro. Geralmente amovimentação do material no interior do difusor é realizado por meio de linhas decorrentes.

Ao longo do perímetro do difusor é aspergido caldo sobre a camada decana e/ ou bagaço, como já comentado, com o objetivo de extrair o açúcar sendo oproduto resultante o bagaço (com baixa umidade) passível de utilização como fontede energia no próprio processo (caldeira) ou então transformado em briquete.

A aspersão do caldo ao longo do perímetro do difusor e água deembebição na etapa final deve se dar de uma forma que atinja toda a matéria sólida,para tanto devendo haver um controle preciso de velocidade e vazão das bombas.

A cana-de-açúcar ao sair da do conjunto de moagem apresenta um altoíndice de umidade o que prejudica qualquer processo de queima, não sendodiferente com o bagaço originado no difusor. Por outro lado, a umidade gera fuligense resíduos parcialmente queimados. Desse modo, quanto menor for o índice deumidade maior a eficiência processual.

No atual estado da técnica, os difusores horizontais conformam umacavidade perimetral que recebe a cana desfibrada. No espaço percorrido em seuinterior a camada de cana sofre sucessivas aspersões de caldo com o objetivo depromover a lixiviação e osmose da massa. Nos modelos conhecidos há grandedesperdício de potencial térmico. Outro inconveniente é que nesses modelosconhecidos é utilizado o gás oriundo da combustão para realizar a secagem final dobagaço o que contamina a biomassa limitando o seu leque de utilização.

Outro fator negativo que ocorre nos difusores convencionais é ainvasão do leque de aspersão entre as seções virtuais limitadas pelos bicos deaspersão de caldo, que denota que aquele bico de aspersão e produto derivado nãoestá sendo plenamente utilizado na seção afim.

No atual ESTADO DA TÉCNICA, são conhecidos vários pedidos depatente ou carta patente que tratam de secadores para bagaço de cana-de-açúcar eafins, entre eles:

O PI-8400159-3 "Secador Tubular de Bocal", constituído de umsecador de bagaço de cana, bagaço de frutas, cavacos de madeira ou qualqueroutra espécie de produto fibroso ou granulado, cujo processo de secagem se dácom os gases de combustão ou reaproveitamento do calor dos gases expelidos porchaminés de caldeiras e outros que são insuflados por tubos no interior do secadorcom velocidade controlada e, em movimento helicoidal para dentro da seção tubularestacionária onde é colocado o material para secagem, pela permuta rápida emaciça de calor, devido ao contato a altas velocidades relativas entre as partículasdo material e os gases em circulação por todo o percurso de secagem, cujo tempode duração é ajustável de acordo com o teor de umidade do material mediante umtransporte pneumático simultâneo, sem energia adicional.

O Pl 0202761-5 "aperfeiçoamento em difusor de cana de açúcar".Para extração do caldo de cana de açúcar picada e desfibrada ou de bagaço jápreviamente esmagado em pelo menos uma moenda, dito difusor compreendendoum par de canais paralelos entre si, cada um dos quais apresentando duas paredeslaterais e uma parede de fundo, entre as quais um respectivo colchão de cana élongitudinalmente deslocado por um dispositivo transportador montado sobre aparede de fundo. Do canal é acionado a partir de um respectivo conjunto deacionamento.

Ciente dos fatos e lacunas do estado da técnica e com o objetivo desanar os inconvenientes técnicos dos modelos convencionais de secadores foi que oinventor após inúmeros estudos e pesquisas criou o "DIFUSOR CIRCULARHORIZONTAL COM CÂMARAS DE AQUECIMENTO E SECAGEM EVELOCIDADE CONTROLADA POR CONTRASTE QUÍMICO" em questão édividido em dois estágios, sendo o primeiro estágio na faixa de 0 a 270° onde se dáa secagem da cana e a aspersão de caldo e o segundo estágio na faixa de 270 a360° onde se dá a secagem da cana em três etapas distintas. Outro destaque dodifusor é o controle da velocidade radial do arrastador bem como o fluxo de vazãodo banho, regido pela colocação de um contraste químico que por meio de sensoresde presença do produto químico detectam ou não a invasão dos mesmos nosdiferentes banhos. Ao final do primeiro estágio se projeta uma rosca sem fim verticalque capta o bagaço direcionando-o para cima e levando-o para o segundo estágioonde são conformadas a câmara de pré-aquecimento da cana; câmara de agitaçãoe câmara de decantação de onde o bagaço sai quase que isento de umidade,retornando para o ciclo para a captação de cana do desfibrador. O ar direcionadopara o segundo estágio do difusor é suprido por um compressor que lança ar limpopara o processo não contaminando a biomassa. Por fim, o difusor pleiteadoapresenta uma tampa superior pivotante e auto-retrátil dotada de válvula de alivio devapor que expele a umidade para a atmosfera durante as fases quentes.

Com o difusor reivindicado pode-se relacionar as seguintes vantagens:

a) maior velocidade na secagem;

b) secagem mais uniforme;

c) economia de energia térmica no processo;

d) manutenção das características do produto que isento de contaminações pode tervárias destinações e/ ou aplicações.

A seguir, a invenção será detalhada com referência aos desenhosanexos, nos quais estão representadas de forma ilustrativa e não limitativa:

Figura 1: Vista esquemática do difusor circular horizontal com câmarasde aquecimento e secagem e velocidade controlada por contraste químico;

Figura 2: Vista em perspectiva do difusor.

O "DIFUSOR CIRCULAR HORIZONTAL COM CÂMARAS DEAQUECIMENTO E SECAGEM E VELOCIDADE CONTROLADA PORCONTRASTE QUÍMICO", objeto desta solicitação de Patente de Invenção sedestaca por apresentar uma peneira (P) inferior fixa sobreposta por arrastador (1) demassa que percorre dito difusor (D) composto por dois estágios (D1 e D2), sendo oprimeiro estágio (D1) formado por uma câmara (2) de aquecimento da cana e osegundo estágio (D2) conformado por três câmaras (C1, C2 e C3) distintas, sendouma câmara (C1) de pré-aquecimento do bagaço, uma câmara (C2) de agitação euma câmara (C3) de decantação, sendo o bagaço levado do primeiro (D1) para osegundo (D2) estágio por meio de uma rosca (3) sem-fim, possuindo ainda umsistema de controle de velocidade do arrastador (1) e vazão do caldo (4)parametrizado por contraste químico devidamente interpretado por sensores (5).

Mais particularmente, o difusor (D) inventado é dividido em doisestágios (D1 e D2), estando o primeiro estágio (D1) localizado na faixa de 0 a 270° eo segundo estágio (D2) na faixa complementar de 270 a 360°. Por assim dizer, noprimeiro estágio (D1) existe uma câmara (2) de aquecimento da cana desfibrada,viabilizado pela aspersão do caldo (4) que troca calor com a cana que segue pelodifusor (D) numa temperatura aumentada, ao passo que o caldo (4') segue àtemperatura mais baixa para o trocador (6) de calor que despende menor energiapara o arrefecimento do caldo propriamente dito. Ainda no primeiro estágio (D1), odifusor (D) aplica uma série de aspersões (A) de caldo (4) sobre a camada dematéria circulante, que ao se movimentar com o auxílio do arrastador (1) basal comprojeções (7) 90° que promovem o arraste da matéria que recebe a aspersão docaldo (4) em tantas seções quantas forem necessárias, sendo o controle davelocidade radial do arrastador (1) bem como o fluxo de vazão do banho regido pelacolocação de um contraste químico (CQ) por volta dos banhos intermediários, quepor meio de sensores (5) de presença do produto químico detectam ou não ainvasão dos mesmos nos diferentes banhos. Detectada a invasão, basta ajustar avelocidade e/ ou vazão das bombas (B) de caldo para atrasar e/ ou adiantar odeslocamento, por conseguinte delimitando a área coberta por cada um dos banhos(B).

Ao final do primeiro estágio (D1) se projeta uma rosca (3) sem-fimvertical que capta com perfeição o bagaço direcionando-o para cima, sendo queapós passar por um destorreador (8) cai sobre a moenda (9) e no segundo estágio(D2) do difusor (D) se dá a secagem do bagaço em três etapas distintas (C1, C2 eC3). Na primeira etapa (C1), ou seja, de 270 a 300°, o bagaço é submetido à injeçãode ar (9) quente limpo sob pressão cumprindo a etapa de pré-secagem. Na segundaetapa (C2), de 300 a 330°, ainda com ar (9) quente e sob pressão conforma umacâmara de agitação uma vez que a mesma é dotada de apalpadores (10) querevolvem e espalham o bagaço oriundo da pré-secagem. Por fim, na terceira etapa(C3), 330 a 360°, conforma a câmara de decantação onde se destaca um rotor comhélices (11) que lançam o bagaço no espaço dessa câmara favorecendo ainda maisa retirada da umidade, sendo que dessa última câmara (C3) o bagaço, com reduzidoíndice de umidade, é extravasado por meio de saída (12) inferior, retornando para ociclo de captação de cana do desfibrador.

O ar (9) direcionado para o segundo estágio (D2) do difusor é supridopor um compressor (13) que lança ar limpo para o processo não contaminando abiomassa. Esse ar (9) passa por um trocador (14) de calor que aproveita a cargatérmica do gás (15) de combustão da caldeira (16) que é direcionado para umlavador (17) de gás, de forma que esse gás de combustão não entra no difusor (D),porém após a lavagem é lançado para atmosfera numa temperatura que nãopropicie sua condensação no duto de extravasamento.

Por fim, o difusor (D) pleiteado apresenta uma tampa (20) superiorpivotante (21) e auto-retrátil que bascula quando do carregamento com a cana, bemcomo quando da ocorrência de alguma interferência mecânica, por exemplo, a roscasem fim seguindo um movimento cíclico de abertura e imediato fechamento. Ditatampa (20) também apresenta válvulas (22) de alivio de vapor que expele a umidadepara a atmosfera durante as fases quentes.

Claims (2)

1.) "DIFUSOR CIRCULAR HORIZONTAL COM CÂMARAS DE AQUECIMENTO ESECAGEM E VELOCIDADE CONTROLADA POR CONTRASTE QUÍMICO",caracterizado pelo difusor (D) ser dividido em dois estágios (D1 e D2), estando oprimeiro estágio (D1) localizado na faixa de 0 a 270° e o segundo estágio (D2) nafaixa complementar de 270 a 360°; no primeiro estágio (D1) existe uma câmara (2)de aquecimento da cana desfibrada, viabilizado pela aspersão do caldo (4) que trocacalor com a cana; ainda no primeiro estágio (D1), o difusor (D) aplica uma série deaspersões (A) de caldo (4) sobre a camada de matéria circulante, que ao semovimentar com o auxílio do arrastador (1) basal com projeções (7) 90° promovem oarraste da matéria que recebe a aspersão do caldo (4) em tantas seções quantasforem necessárias, sendo o controle da velocidade radial do arrastador (1) bemcomo o fluxo de vazão do banho regido pela colocação de um contraste químico(CQ) por volta dos banhos intermediários, que por meio de sensores (5) de presençado produto químico detectam ou não a invasão dos mesmos nos diferentes banhos;ao final do primeiro estágio (D1) se projeta uma rosca (3) sem-fim vertical que captacom perfeição o bagaço direcionando-o para cima, sendo que após passar por umdestorreador (8) cai sobre a moenda (9) e no segundo estágio (D2) do difusor (D) sedá a secagem do bagaço em três etapas distintas (C1, C2 e C3); na primeira etapa(C1), ou seja, de 270 a 300°, o bagaço é submetido à injeção de ar (9) quente limposob pressão cumprindo a etapa de pré-secagem; na segunda etapa (C2), de 300 a-330°, ainda com ar (9) quente e sob pressão conforma uma câmara de agitação umavez que a mesma é dotada de apalpadores (10); na terceira etapa (C3), 330 a 360°,conforma a câmara de decantação onde se destaca um rotor com hélices (11) quelançam o bagaço no espaço dessa câmara.

2.) "DIFUSOR CIRCULAR HORIZONTAL COM CÂMARAS DE AQUECIMENTO ESECAGEM E VELOCIDADE CONTROLADA POR CONTRASTE QUÍMICO",caracterizado pelo ar (9) direcionado para o segundo estágio (D2) do difusor serlimpo e suprido por um compressor (13); o ar (9) passa por um trocador (14) de calorque aproveita a carga térmica do gás (15) de combustão da caldeira (16) que édirecionado para um lavador (17) de gás, de forma que esse gás de combustão nãoentra no difusor (D)1 porém após a lavagem é lançado para atmosfera numatemperatura que não propicie sua condensação no duto de extravasamento.Por fim, o difusor (D) pleiteado apresenta uma tampa (20) superior pivotante (21) eauto-retrátil que bascula quando do carregamento com a cana, bem como quandoda ocorrência de alguma interferência mecânica, por exemplo, a rosca sem fimseguindo um movimento cíclico de abertura e imediato fechamento. Dita tampa (20)também apresenta válvulas (22) de alivio de vapor que expele a umidade para aatmosfera durante as fases quentes.