Circuladores Mecânicos para Tachos a Vácuo

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<p>Circuladores Mecânicos para Tachos a Vácuo</p><p>STAB - Set/Out 1998</p><p>Nossas usinas têm ultimamente procurando eliminar os gargalos existentes na indústria para aumentar o máximo possível a capacidade de produção de açúcar. Os tachos a vácuo assim estão sendo exigidos ao máximo, ao contrário do que ocorria recentemente.</p><p>A otimização da capacidade de produção dos tachos passa por muitos aspectos, e antes de se procurar intervir nos tachos propriamente ditos é importante garantir que os mesmos estejam operando nas condições operacionais perto do ideal. Assim é preciso verificar que:</p><p>· o vapor de aquecimento esteja com pressão adequada e estável;</p><p>· o sistema de condensação esteja adequado (água para condensação com vazão suficiente e com temperatura baixa);</p><p>· o xarope esteja com brix estável e na faixa de 60 a 65%;</p><p>· o mel esteja adequadamente condicionado com brix na faixa de 70 a 75% e com temperatura na faixa de 70 a 75 C, sem falsos cristais;</p><p>· os equipamentos auxiliares tais como sementeiras e magmeiras estejam devidamente dimensionados para se evitar tempos mortos nos tachos e interdependência entre os ciclos dos mesmos;</p><p>· as interligações estejam bem dimensionadas para evitar demora na transferência dos produtos, etc.</p><p>Após os aspectos acima estarem devidamente corrigidos, talvez seja possível aumentar a capacidade de tachos existentes pela introdução de sistemas de circulação mecânica, mas a adoção de tais equipamentos depende antes de uma análise mais criteriosa das condições dos equipamentos disponíveis.</p><p>Embora estejamos acostumados a determinar a capacidade dos tachos em função do seu volume, existem outros detalhes construtivos que são muito importantes na definição da capacidade do equipamento.</p><p>O parâmetro mais importante na definição da capacidade do tacho é a relação entre a superfície de aquecimento da calandra e o volume final de massa cozida (S/V indicado em m2/m3). Normalmente esta relação está na faixa de 6 a 7 , podendo chegar a 8 em projetos mais recentes. Em tachos para refinaria pode chegar a 10 e em tachos contínuos eventualmente até a 12. Naturalmente, quanto maior for esta relação maior será a capacidade evaporativa e menor poderá vir a ser o ciclo de cozimento.</p><p>Entretanto, a relação S/V não pode ser adotada de forma indiscriminada pelo projetista do tacho, já que outros critérios importantes devem ser obedecidos, a saber:</p><p>· se a altura da massa cozida for muito grande, pode haver dissolução parcial dos cristais em função do aumento de temperatura devido à pressão hidrostática da massa cozida;</p><p>· a circulação natural deve ser a maior possível para se ter rapidez e bom esgotamento do licor mãe, o que implica em certos limites na definição do diâmetro do tubo central;</p><p>· o volume de pé deve ser o menor possível, para permitir bom esgotamento e um menor volume de massa cozida por tonelada de xarope processado;</p><p>· em tachos que processam massas de baixa pureza não adianta ter uma relação S/V muito grande, já que existe um tempo mínimo necessário para se garantir um bom esgotamento, tempo este que depende da taxa de cristalização, a qual diminui com a pureza da massa.</p><p>Infelizmente os critérios acima são conflitantes. Se a altura da massa cozida é reduzida, melhoramos a circulação natural, mas aumentamos o volume de pé. Se procuramos manter o volume de pé, reduzimos a relação S/V.</p><p>Para um dado diâmetro de tacho, para melhorar a circulação natural é necessário aumentar o diâmetro do tubo central, mas neste caso diminuímos a relação S/V para uma dada altura de massa cozida.</p><p>Portanto, o projetista deve adotar uma solução de compromisso entre a relação S/V, a circulação da massa cozida (a qual depende do diâmetro do tubo central e do diâmetro dos tubos), a altura da massa cozida e o volume de pé. Estas limitações tornam por exemplo difícil para o projetista ter um tacho com 30% de pé e relação S/V muito acima de 6. Pode-se aumentar a relação S/V usando tubos com menor diâmetro, mas neste caso a circulação fica prejudicada devido à maior perda de carga nos tubos (maior perímetro molhado).</p><p>Portanto, ao analisar o projeto de um tacho a vácuo, é importante verificar, além da conhecida relação S/V, o diâmetro do tubo central (que pode determinar a capacidade de circulação da massa), a altura dos tubos (que nos dá uma indicação da altura da massa cozida) e também o volume de pé (deve estar na faixa de 30 a 35%).</p><p>A adoção de circuladores mecânicos de alta eficiência é uma alternativa interessante, já que os mesmos garantem uma boa movimentação da massa cozida mesmo em condições críticas e permitem adotar parâmetros de projeto em novos equipamentos que seriam absolutamente incompatíveis com uma boa circulação da massa cozida.</p><p>Em tachos já existentes, é possível obter ganhos significativos de capacidade com circuladores mecânicos, mas é importante verificar cuidadosamente os parâmetros de projeto e de operação.</p><p>Circuladores mecânicos de projeto recente tem os impulsores desenhados para uma vazão teórica na faixa de 400 renovações por hora. Para garantir o máximo de eficiência os impulsores modernos são de fluxo axial, montados na parte superior do tubo central, e com um mínimo consumo de potência (cerca da metade da potência anteriormente adotada em circuladores de fluxo radial).</p><p>Sendo a viscosidade da massa cozida muito alta, existem limites práticos para a velocidade periférica máxima dos impulsores, acima dos quais a potência consumida fica muito elevada. Dessa maneira, a potência consumida será tanto menor quanto maior for o diâmetro do tubo central. Em tachos com tubo central muito pequeno, a instalação do circulador pode não ser econômica.</p><p>Por outro lado, em tachos com alta relação S/V (acima de 7,5) e operando com massas cozidas de alta pureza e baixo brix, a circulação natural pode por exemplo estar já acima de 500 renovações por hora, e neste caso pode não haver ganho de capacidade, embora sempre haja a vantagem de garantir massa homogênea mesmo operando com taxas de evaporação reduzidas.</p><p>Portanto, a instalação de circuladores mecânicos em tachos existentes pode ser muito interessante nas seguintes condições:</p><p>· tachos com baixa relação S/V, porém com tubo central cuja área seja de 35 a 45% da área da seção transversal dos tubos (naturalmente o circulador pode operar com tubo central menor, mas o consumo de potência será proporcionalmente maior);</p><p>· tachos que operam com granagem, já que a circulação mecânica homogeneiza a massa cozida em quaisquer condições de evaporação, principalmente logo após a introdução da semente quando não está ocorrendo alimentação de mel;</p><p>· tachos que operam com massas cozidas de baixa pureza onde se procura alto esgotamento, já que a baixa taxa de cristalização impede uma evaporação vigorosa que é a responsável pela circulação natural da massa cozida;</p><p>· tachos com boa circulação natural mas que por motivo de balanço térmico devem operar com vapor de aquecimento a temperaturas mais baixas (vapor de segundo ou de terceiro efeitos).</p><p>De qualquer modo, em quaisquer dos casos acima, uma verificação cuidadosa do projeto e das condições operacionais é importante para se avaliar os ganhos potenciais com a introdução do circulador mecânico.</p><p>Celso Procknor</p><p>celso.procknor@procknor.com.br</p><p>image1.jpeg</p>