Equipamentos de secagem a vácuo: como escolher por material, forma e escala

Escolher um equipamento de secagem a vácuo é, sobretudo, uma questão de como o seu material úmido se apresenta na entrada. Líquidos, lamas e pastas apontam para secadores agitados ou de filme, como os de rastelo, pás, discos e raspador de tambor. Pós e grânulos soltos apontam para secadores de duplo cone, de fita cônico ou de pratos contínuos. Tortas úmidas que podem ser espalhadas em bandejas apontam para um armário a vácuo estático. O tamanho da carga e a necessidade de uma linha contínua reduzem então a lista a uma ou duas máquinas.

Contexto rápido: o que “equipamentos de secagem a vácuo” realmente abrange

Equipamento de secagem a vácuo é qualquer secador que remove umidade ou solvente de um produto dentro de um vaso vedado mantido abaixo da pressão atmosférica. Reduzir a pressão baixa o ponto de ebulição do líquido, de modo que o produto seca a uma temperatura muito menor do que em ar quente. A 20 kPa absolutos, por exemplo, a água ferve a cerca de 60 °C em vez de 100 °C. É por isso que essa tecnologia é o padrão para materiais termossensíveis, facilmente oxidáveis, inflamáveis ou úmidos de solventes.

Quase todos os secadores industriais a vácuo também são secadores por condução: o calor chega ao produto por uma parede aquecida, um agitador oco ou uma bandeja, não por uma corrente de ar quente. Não há uma grande corrente de gás de exaustão para levar o vapor; por isso um condensador e uma bomba de vácuo o removem. É também por isso que a recuperação de solventes é prática com essa família de equipamentos.

A consequência prática para os compradores é que “secador a vácuo” não é uma única máquina. A SINOTHERMO lista nove configurações em sua linha de secadores de condução e a vácuo, e a certa depende da forma da alimentação, da vazão e de como o produto se comporta ao secar. Para uma introdução geral sobre como a tecnologia funciona, leia primeiro nosso guia do secador industrial a vácuo. Esta página é o passo seguinte: escolher entre as máquinas.

Passo 1: partir da forma da alimentação

A pergunta mais útil é se o material chega como líquido bombeável, pasta ou torta, ou sólido solto.

Note que várias máquinas aparecem para líquidos e pastas. Elas não são intercambiáveis, e os próximos passos as separam.

Passo 2: por cargas ou contínuo

A maioria dos secadores de condução a vácuo trabalha por cargas: carregar, evacuar, aquecer, secar, descarregar. O modo por cargas serve à produção farmacêutica e de química fina, em que cada lote precisa ser rastreável e limpo entre produtos.

A operação contínua é mais rara na secagem a vácuo. Duas máquinas da SINOTHERMO são contínuas: o secador vertical de pratos a vácuo (pós e grânulos soltos que se movem por pratos aquecidos empilhados) e o secador de raspador de tambor a vácuo (um filme fino de pasta recolhido por um tambor aquecido giratório e raspado em flocos). Se a sua planta roda um produto 24 horas por dia, vale a pena olhar para elas. Se você roda muitos produtos em lotes pequenos, fique com máquinas por cargas.

Passo 3: combinar a máquina com o material

Secadores agitados por cargas para líquidos, lamas e pastas

Três máquinas deste grupo compartilham a mesma ideia: um vaso vedado, aquecido por camisa, com um agitador que movimenta o produto e, em dois casos, acrescenta área de aquecimento.

• Secador a vácuo de rastelo (série ZPG, 300 a 6.000 L de volume útil): um rastelo lento revira o material contra a camisa aquecida. É o projeto mais simples e serve a produtos pouco pegajosos.
• Secador de pás a vácuo (série KJG, 3 a 110 m² de área de transferência de calor): pás ocas em cunha conduzem o meio de aquecimento, o que acrescenta superfície de condução e dá uma ação autolimpante que limita o acúmulo no eixo.
• Secador horizontal de discos a vácuo (série ZYG, 500 a 7.000 L de volume total): discos ocos em um eixo aquecido acrescentam grande área de aquecimento em um vaso compacto.

As três funcionam com fonte de calor entre 50 e 200 °C e produzem pó com cerca de 3 a 10 por cento de umidade. Para uma comparação direta entre rastelo e pás, veja secador a vácuo de rastelo versus pás. Os projetos de pás e discos dão mais área de aquecimento para o mesmo tamanho de vaso, o que geralmente significa uma carga mais curta para produtos difíceis de secar. O rastelo é a opção de menor complexidade.

Secadores de filme para pastas espessas e pegajosas

O secador de raspador de tambor a vácuo (série GT) reveste um tambor aquecido com um filme fino que seca em um tempo de residência curto. Lida com materiais espessos e viscosos, difíceis em outros equipamentos, e produz flocos com 5 a 8 por cento de umidade. Nosso artigo sobre o secador de raspador de tambor a vácuo explica o princípio de funcionamento.

Secagem estática em bandejas para produtos frágeis de alta pureza

O secador de armário a vácuo estático (séries YZG e FZG) mantém bandejas em prateleiras aquecidas. Nada agita o produto, por isso ele permanece intacto e totalmente confinado. A temperatura da fonte de calor é inferior a 100 °C e a umidade final costuma ser de 3 a 5 por cento. O custo é o tempo de secagem, porque o calor precisa ser conduzido por um leito estático. Leia estufa de secagem a vácuo para ver como a espessura do leito determina o tempo de carga.

Secadores de pós e grânulos que também misturam

• Secador rotativo a vácuo de duplo cone (série SZG, 100 a 5.000 L): toda a carcaça gira e revira a carga com suavidade. Sem agitador interno, o cisalhamento é baixo e a limpeza é fácil. A umidade final é inferior a 5 por cento. Veja secador cônico a vácuo e secador de cone rotativo a vácuo para mais detalhes.
• Secador cônico de fita a vácuo (série DZLG, 1,0 a 4,0 m³): um agitador de fita oco dentro de um cone encamisado agita e aquece ao mesmo tempo, sem cantos mortos. A umidade final é de 3 a 5 por cento.
• Secador vertical de pratos a vácuo (série PLG): secagem contínua de pós e grânulos soltos sobre pratos aquecidos empilhados, com fonte de calor inferior a 200 °C e umidade final de 3 a 8 por cento. A SINOTHERMO entregou uma unidade PLG 1500 de 10 níveis a uma universidade para pesquisa de secagem de polpa de bambu, um exemplo de seu uso em projetos piloto e de desenvolvimento.

Passo 4: dimensionar por volume útil e área de transferência de calor, não por volume do vaso

Os fornecedores citam volume total, volume útil e área de transferência de calor, e não são a mesma coisa. Um secador de rastelo listado como ZPG-1000 tem cerca de 600 L de volume útil. Um secador de discos listado como ZYG-1.0 tem 1.000 L totais e 600 L de volume útil. Compare as máquinas pelo volume útil para o tamanho da carga e pela área de transferência de calor para a rapidez com que podem evaporar.

Uma forma aproximada de pensar no tempo de secagem: a carga de evaporação é a massa de água que você precisa remover por carga. Divida-a pela área de aquecimento e por uma intensidade de secagem atingível, e você obtém as horas por carga. Por exemplo, a SINOTHERMO indica uma intensidade de secagem de 15 a 20 kg de água por metro quadrado por hora como faixa típica para o secador de discos. Esses números dependem muito do material; trate-os como ponto de partida e confirme-os com um ensaio.

Passo 5: decidir o que o sistema de vácuo precisa fazer

A seleção do equipamento não termina no secador. O sistema de vácuo faz parte da especificação.

• Condensador: necessário quando você quer recuperar solvente ou proteger a bomba do vapor.
• Tipo de bomba: de anel líquido, de palhetas rotativas ou seca, conforme o solvente e o nível de vácuo desejado.
• Nível de vácuo: os secadores de rastelo da SINOTHERMO indicam uma faixa de pressão interna de -0,095 MPa (manométrica) e acima. Um vácuo mais profundo reduz ainda mais a temperatura de secagem, mas exige uma bomba maior e vedações mais herméticas.
• Fonte de calor: vapor, água quente ou óleo térmico, conforme a temperatura necessária. A faixa padrão é de 50 a 200 °C.

Um exemplo de seleção com números

Tome uma pasta de pigmento com 60 por cento de umidade que escurece acima de 90 °C, produzida em lotes de cerca de 500 kg.

1. 1.A forma da alimentação é pasta, então a lista curta é rastelo, pás, discos, raspador de tambor ou bandejas.
2. 2.O produto é feito em lotes, então o modo por cargas se encaixa.
3. 3.Por ser termossensível, a fonte de calor deve ficar baixa, e o vácuo permitirá secar bem abaixo de 90 °C de temperatura do produto.
4. 4.Uma pasta com essa carga precisa de muita área de aquecimento por carga, o que favorece um secador de pás ou de discos em vez de rastelo.
5. 5.Um ensaio em uma máquina de pás e uma de discos confirmaria então o tempo de secagem, o comportamento de formação de crosta e a qualidade do pó antes da decisão de compra.

Este é um exemplo com números ilustrativos, não um resultado de cliente. O princípio é que a lista curta de máquinas vem do material e a escolha final vem dos dados do ensaio.

Erros comuns a evitar

1. 1.Escolher pelo volume do vaso em vez do volume útil e da área de aquecimento. Um vaso maior não seca mais rápido. A área de aquecimento, sim.
2. 2.Ignorar como o material se comporta entre úmido e seco. Muitas pastas passam por uma fase pegajosa ou com crosta. Um secador de rastelo ou de bandejas pode ter dificuldade onde um secador de pás ou de discos com autolimpeza não tem.
3. 3.Especificar o secador sem o condensador e a bomba. O secador só vai render tanto quanto o sistema de vácuo atrás dele.
4. 4.Escolher uma máquina contínua para uma planta multiproduto. Secadores contínuos são eficientes para um produto e trabalhosos de limpar entre produtos.
5. 5.Pular o ensaio. Duas amostras com o mesmo teor de umidade podem secar de forma muito diferente. Um teste piloto é a forma mais barata de evitar um erro caro.
6. 6.Não informar o solvente. Solventes inflamáveis ou tóxicos mudam os requisitos de bomba, vedação e proteção contra explosão.

O que enviar com um pedido de cotação

Para obter uma proposta útil, envie:

• Nome do material, forma da alimentação e viscosidade ou tamanho de partícula aproximados
• Umidade inicial e alvo, ou solvente residual
• Tamanho da carga, ou vazão horária se contínuo
• Temperatura máxima admissível do produto
• Tipo de solvente, se houver, e se é necessária recuperação
• Fonte de calor disponível (pressão de vapor, água quente ou óleo térmico)
• Quaisquer requisitos de higiene, limpeza ou proteção contra explosão

Teste antes de especificar

A SINOTHERMO realiza testes piloto pagos de secagem a vácuo e por condução, para que você compare tipos de máquina com o seu próprio material antes de se comprometer. Você pode solicitar um teste piloto; os dados que receber, incluindo tempo de secagem, umidade final e comportamento do pó, são seus para comparar propostas de qualquer fornecedor. Se você ainda está escolhendo entre tecnologias, como escolher um secador industrial trata da decisão mais ampla.

Conclusão

Comece pela forma da alimentação, decida entre por cargas e contínuo e depois compare as duas ou três máquinas que se encaixam pelo volume útil e pela área de aquecimento. Trate o condensador e a bomba de vácuo como parte da seleção e confirme a escolha com um ensaio. Nossa página de tecnologia de secagem a vácuo e a de secagem por condução dão os princípios de fundo.

Perguntas frequentes

Qual é o melhor equipamento de secagem a vácuo para materiais termossensíveis?

Não existe uma única melhor máquina. Para pós, um secador rotativo a vácuo de duplo cone é suave porque revira a carga sem agitador interno. Para pastas e lamas, um secador de pás ou de discos dá grande área de aquecimento a baixa temperatura. Para produtos frágeis de alta pureza, um secador de armário a vácuo estático evita qualquer esforço mecânico. Em todos os casos, o vácuo permite que o produto seque bem abaixo de seu ponto de ebulição normal.

Qual é a diferença entre um secador a vácuo e uma estufa a vácuo?

Uma estufa a vácuo costuma ser uma câmara estática com prateleiras, usada para lotes pequenos e trabalho de laboratório. Os equipamentos industriais de secagem a vácuo incluem projetos agitados, rotativos e contínuos feitos para volumes de produção. O secador de armário a vácuo estático é o equivalente industrial da estufa a vácuo.

Equipamentos de secagem a vácuo podem recuperar solventes?

Sim. Como o vapor sai por um condensador e não por uma corrente de exaustão quente, o solvente pode ser condensado e coletado. O tamanho do condensador e a temperatura do fluido de resfriamento dependem do solvente.

Como sei se preciso de um secador a vácuo por cargas ou contínuo?

Se você fabrica vários produtos em lotes e limpa entre eles, as máquinas por cargas servem. Se roda um produto continuamente com vazão estável, o secador vertical de pratos a vácuo ou o de raspador de tambor pode servir. Uma máquina contínua é mais difícil de trocar entre produtos.

Quanto custa um equipamento de secagem a vácuo?

O preço depende do tamanho, da área de aquecimento, dos materiais de construção e do sistema de vácuo. Não publicamos preços de tabela porque as configurações variam muito. Envie os detalhes acima e prepararemos uma cotação.

Quanto tempo dura uma carga de secagem a vácuo?

Depende da carga de evaporação, da área de aquecimento, do comportamento do produto e do nível de vácuo. A área de aquecimento e a intensidade de secagem do produto determinam o tempo da carga, e um teste piloto é a forma confiável de medi-lo.

A SINOTHERMO oferece secagem sob encomenda?

Não. A SINOTHERMO fabrica e vende equipamentos de secagem e oferece testes piloto pagos para que você valide um processo antes de comprar.