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Reportagem de capa - mar/abr 2008
Secagem a Alta Velocidade
Silmar Teichert Peske
peske@ufpel.edu.br
Francisco Amaral Villela
A produção de sementes de alta qualidade e em grande quantidade requer a adoção de tecnologias avançadas. Produzir um quilograma de sementes de alta qualidade é relativamente fácil, entretanto produzir milhares de toneladas para atender adequadamente o mercado requer um conjunto de tecnologias, entre elas a secagem artificial. O mais fácil é esperar que as sementes sequem no campo e então realizar a colheita. Entretanto, este procedimento favorece a deterioração no campo, pois a semente, após atingir a maturidade fisiológica, está literalmente armazenada no campo e quanto antes se realizar a colheita, melhor. Estudos constataram que as sementes de milho levam de um a dois meses para secarem no campo de 35% (maturidade fisiológica) a 13% de umidade e essa é a principal razão de as empresas de produção de sementes colherem milho em espiga com umidade ao redor de 35% e realizarem a secagem artificial.
Estudos em soja mostram que as sementes levam de duas a três semanas para secarem de 50% umidade (maturidade fisiológica) a 13%, dependendo das condições climáticas e a ocorrência de chuva quando a umidade estiver abaixo de 20%, praticamente a inutiliza como semente. Em arroz, os agricultores sabem, de longa data, que devem colher o material, tanto para semente como para grão, quando a umidade estiver entre 24 e 20% e realizar a secagem artificial.
A semente é um material vivo e, quanto mais úmido, menor é seu potencial de armazenamento. Assim, para efeitos práticos, em condições de armazenamento convencional, considera-se que uma semente com umidade de 13% pode ser armazenada por oito meses. Portanto, toda semente colhida com mais de 13% deve sofrer secagem e quanto antes melhor, requerendo assim, para grandes volumes de sementes, que se utilize secagem artificial, que pode ser de diversas maneiras. Entretanto, neste artigo será discutido e apresentado o sistema intermitente com uma capacidade de secagem superior a um ponto percentual (pp) por hora. Este sistema consiste basicamente em manter as sementes em contínuo movimento e submetê-las a uma corrente de ar quente a intervalos regulares de tempo.
A semente é um material higroscópico, ou seja irá ganhar ou perder umidade em função da umidade relativa do ar (UR) e esta característica é utilizada pelos secadores para propiciar que a umidade da semente seja removida. Para manter um ambiente de secagem é necessário que a umidade ao redor da semente seja transportada para "longe", e para isso se utiliza o ar que é insuflado ou succionado através da massa de sementes por um ventilador. Quanto mais alto o fluxo de ar, mais rápida é a secagem até um certo limite, pois depende da migração da umidade do interior para a periferia da semente.
Velocidade de secagem
Em termos práticos, pode-se considerar a velocidade de secagem sob dois aspectos:
1. A remoção de pontos percentuais de umidade por hora, e
2. Toneladas de sementes secas por dia (considerando uma secagem de 18 para 13% de umidade, por exemplo). Neste artigo será considerada a velocidade de secagem em pontos percentuais de umidade por hora, pois se adapta melhor ao sistema de secagem intermitente.
Como comentado anteriormente, a velocidade de secagem é basicamente função de duas propriedades físicas do ar, a UR e o fluxo de ar que passa pelas sementes. Em relação à UR, a maneira mais fácil e econômica de baixá-la é aquecendo o ar, e, para efeitos práticos, considera-se que para cada aumento de 1°C na temperatura do ar diminui-se de 2 a 4% a UR. Assim, nos secadores intermitentes utilizam-se temperaturas do ar entre 60 e 70°C, a UR do ar de secagem é inferior a 10%, tendo assim uma grande capacidade de absorver a umidade retirada da semente. Caso o controle da operação de secagem não seja adequado, a umidade da semente irá equilibrar-se com a umidade do ar muito baixa. Para que isso não ocorra, deve-se determinar a umidade das sementes no secador, a intervalos regulares de tempo (20 - 30minutos).
Temperaturas do ar de secagem são, em geral, bem maiores que a temperatura da massa de sementes. Tendo em vista a existência de vários modelos de secador do tipo intermitente, é aconselhável que nas primeiras secagens se relacione a temperatura do ar de secagem com a temperatura da massa de semente. Por segurança, recomenda-se que a temperatura da semente não ultrapasse a 40°C para sementes de soja ou 43°C para arroz, trigo e milho no final da secagem, ou seja, quando a semente estiver com umidade ao redor de 14%. Quanto mais seca a semente, maior pode ser a temperatura de secagem.
A outra característica física do ar que influi na velocidade de secagem é o fluxo de ar que passa pelas sementes, sendo este estabelecido na fábrica conforme tipo e modelo de secadores, cujos valores são superiores a 60m³/min/tonelada de semente. Para se ter uma idéia do fluxo deste ar, constata-se que o ar quase levanta a semente no final da operação de secagem.
Mesmo o ventilador sendo dimensionado na fábrica, é comum ocorrer que o fluxo de ar que passa pelas sementes seja baixo, acarretando uma baixa velocidade de secagem, pois nesta situação o ar terá pouca capacidade para transportar a umidade liberada pelas sementes para fora do ambiente de secagem. Isto ocorre geralmente no processo de aquecimento do ar, pois normalmente o ar deve ser aquecido de 25-30°C para 60-70°C, utilizando-se para isso de fornalhas que empregam as mais variadas fontes de energia para aquecer o ar. No Brasil, a lenha é bastante comum, enquanto o emprego de gás vem apresentando expansão considerável. O sistema de aquecimento deve ser tal que o ar não seja estrangulado; para isso, os secadores do tipo intermitente, em seu sistema de aquecimento do ar, contemplam geralmente uma entrada de ar frio para misturar com o ar quente. É normal o ar sair da fornalha com temperatura superior a 150°C para ser misturado ao ar frio, de tal maneira que o ar, ao entrar no secador, esteja na temperatura de 60-70°C. Sem a mistura com ar frio do ambiente, a fornalha deve ser muito bem dimensionada para não estrangular o ar.
Um secador do tipo intermitente deve secar no mínimo três cargas por dia, considerando uma redução na umidade de 20 para 13%. Para essa capacidade de secagem considera-se não somente a velocidade da remoção de água, que deve ser superior a 1pp/hora, como também o tempo necessário para carregamento e descarga do secador, que requer ao redor de 40 minutos, dependendo do modelo. Assim, considerando um modelo de secador intermitente de capacidade estática de 25 toneladas, a sua capacidade de secagem será no mínimo de 75 toneladas/dia.
Esta informação da capacidade de secagem dos tipos de secadores intermitentes é importantíssima, pois o usuário do secador consegue relacionar imediatamente com o desempenho de seu secador e muitas são as ocasiões em que a capacidade do secador é inferior a três cargas por dia. Neste sentido, serão detalhadas algumas experiências com causas de um baixo desempenho de secador.
Dia e Noite
Há alguns anos, recebeu-se um secador intermitente para ensino e pesquisa e, no primeiro ano, o secador foi utilizado para secar sementes básicas de um programa de melhoramento. Como ainda não se tinha pessoal treinado como secadorista, buscou-se no mercado operadores que supostamente estavam acostumados a secar. Começou-se a secagem de arroz numa tarde, conseguindo uma velocidade média de secagem de 1,5pp/hora. Ao entardecer, deixou-se dois secadoristas para o turno da noite. Na manhã seguinte, os secadoristas estavam bem dispostos, informando que a carga do secador estava em vias de terminar. Ao fazer rapidamente as contas, constatou-se que a velocidade de secagem tinha sido muito baixa. Perguntou-se aos secadoristas o que tinha ocorrido, e a resposta foi que à noite a semente seca mais lentamente do que durante o dia. Evidente que não é assim. Durante o dia, novamente, conseguiu-se uma velocidade de secagem de 1,5pp/hora e à noite deixou-se, a secagem para os secadoristas especialmente contratados para tal fim. Na manhã seguinte, o secador foi encontrado parado, devido a embuchamento de sementes no sistema de transporte. Na noite seguinte, convidou-se dois alunos e realizou-se a secagem, também conseguindo uma velocidade de secagem de 1,5pp/hora. Moral da história, secar à noite ou de dia não faz diferença na velocidade de secagem, pois se utiliza uma mesma UR do ar de secagem e um mesmo fluxo de ar. A diferença está no consumo de combustível, que à noite é maior, pois a temperatura ambiente é menor. Durante o dia, eleva-se a temperatura de 25-30°C para 60-70°C, enquanto à noite geralmente se eleva a temperatura de 20°C para 60-70°C.
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