MIEMEC Mestrado Integrado em Engenharia Mecânica Integradora VIII Análise energética do transporte de massa na secagem de serrim Autora: Ana Carolina Correia.

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1 MIEMEC Mestrado Integrado em Engenharia Mecânica Integradora VIII Análise energética do transporte de massa na secagem de serrim Autora: Ana Carolina Correia de Sá a58813@alunos.uminho.pt Tutor: Professor José Carlos Teixeira Universidade do Minho Departamento de Engenharia Mecânica Universidade do Minho Campus de Azurém 4810-058 Guimarães Portugal (www.dem.uminho.pt/miemec) Universidade do Minho Escola de Engenharia Sumário Motivação Objetivos/Metodologia Agradecimentos combustível estilha de madeira ar atmosférico gases de combustão + vapor de água serrim HR ≈ 50% (base húmida) serrim HR ≈ 13% (base húmida) gases de combustão + vapor de água ① ② ③ 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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.