BRPI1106162A2

BRPI1106162A2 - processo e instalaÇço para desumidificaÇço de material na forma granular

Info

Publication number: BRPI1106162A2
Application number: BRPI1106162-6A
Authority: BR
Inventors: Renato Moretto
Original assignee: Moretto Spa
Priority date: 2010-10-26
Filing date: 2011-10-26
Publication date: 2013-02-26
Also published as: ES2596979T3; EP2447655A1; ITPD20100322A1; CN102455114A; IT1402783B1; US20120266487A1; EP2447655B1; CN102455114B; US8793900B2

Abstract

PROCESSO E INSTALAÇçO PARA DESUMIDIFICAÇçO DE MATERIAL NA FORMA GRANULAR. A invenção refere-se a um Processo para desumidificação de material na forma granular, compreendendo as etapas operacionais: a) organizar uma instalação de desumidificação 1 compreendendo pelo menos um funil 10 para conter o material granular a ser desumidificado, tendo uma boca de alimentação 11 e uma boca de saída 12, e pelo menos um gerador de ar seco 20 fluidicamente conectado com meios 30 para distribuir o ar seco no interior do funil 10; b) colocar o material granular dentro do funil através da boca de alimentação; c) medir o grau de umidade inicial c~ 0~do material granular que entra no funil; d) calcular com base nos valores de umidade inicial medidos, a capacidade de desumidificação do fluxo de ar seco através do funil necessária para atingir valores predefinidos de umidade residual do material granular saindo do funil, o tempo de residência do material granular dentro do funil sendo fixado; e) gerar um fluxo de ar seco através do referido funil com uma capacidade de desumidificação calculada na etapa de cálculo d), ativando o gerador. A invenção também se refere a uma instalação de desumidificação de material granular.

Description

Relatório Descritivo de Patente de Invenção

Processo ε instalação para desumidificação de Material na

Forma Granular

Campo da Invenção

A presente invenção se refere a um processo e uma instalação para desumidificação de material na forma granular, em particular, material granular composto por um ou mais materiais plásticos.

Antecedentes da Invenção

No processamento de materiais plásticos, o tratamento de desumidificação de grânulos de plástico realizado antes da fusão é de importância particular.

Como se sabe, devido à sua higroscopicidade, materiais plásticos na

forma granular contêm moléculas de água. Durante a etapa de fusão das moléculas de água, pode-se sugerir as cadeias moleculares dos polímeros e quebrá-las. Isso causa defeitos de superfície no produto final, bolhas e falta de homogeneidade estrutural e de cor em detrimento da qualidade do produto final.

Os materiais plásticos em grânulos, para serem submetidos à

desumidificação, são normalmente armazenados em funis conectados de forma a ser à prova d'água com um ou mais dispositivos geradores de ar quente e seco, no jargão são chamados "secadores", onde ventilam ar quente e seco para o funil.

Depois de ter entrado no funil, o ar seco (abaixo denominado "processo

de ar") atravessa a massa de material plástico em grânulos para ser desumidificado integralmente ou em parte, removendo a humidade contida neles e saindo do funil através de um duto de saída dedicado.

Como é sabido, alcançar o grau desejado de desumidificação para um

determinado material granular plástico, que posteriormente será submetido à fusão em uma máquina transformadora, depende de muitos fatores, em particular, o tempo de permanência do material granular dentro do funil de desumidificação, o fluxo específico do processo de ar (a seguir também referido como "fluxo de ar específico") enviado para o funil, a temperatura de processamento e o comportamento termo-fluido-dinâmico associado com a interação entre a corrente de processo de are do material plástico granular, dependendo da geometria do funil.

O tempo de residência τ é entendido para se referir à relação entre a quantidade de material dentro do funil e a produção por hora imposta pela máquina transformadora.

Dependendo do grau de desumidificação necessário para um determinado material granular a ser tratado, os grânulos de material devem permanecer dentro do funil por um intervalo específico de tempo, a uma determinada temperatura do processo onde é permitido a difusão das moléculas de água do interior dos grânulos para o exterior.

Como se sabe, a prática aceita requerer que o tempo de permanência do material granular a ser tratado seja definido a priori, com base em valores na tabela da literatura, variáveis de acordo com o tipo de material. O volume do funil é calculado com base no tempo de residência presumida e a produção por hora de material a ser tratado (imposta pela máquina transformadora que o funil deve servir). Disto decorre que o tempo de residência não pode ser considerado uma variável do sistema, mas sim um parâmetro prefixado.

Para modificar o grau de umidade residual que o material granular apresenta no final do tratamento de desumidificação, as características do processo de ar são postas em prática, modificando o fluxo de ar específico a temperatura e/ou a temperatura do ponto de condensação.

No que se refere a tal, é notado que a temperatura do ponto de condensação é definida como a temperatura na qual, a pressão constante, o ar (ou mais especificamente a mistura ar-vapor) se torna saturado com vapor d'água. A temperatura do ponto de condensação é, obviamente, relacionada com a umidade relativa do ar. Tradicionalmente, o processo de desumidificação, portanto, é gerido com base em condições padrão, apresentado na literatura para os diferentes tipos de material a ser tratado.

Por conta da variabilidade das condições em que o processo de desumidificação ocorre dentro do funil (por exemplo, relacionado com a dinâmica termo-fluida dentro do funil) a desumidificação não pode ser inteiramente satisfatório, com um grau de umidade residual no material tratado sobre o limite máximo aceitável.

Geralmente, para superar este problema de capacidade de desumidificação do processo de ar, tende a ser prudencialmente aumentado em comparação com as condições padrão previstas, aumentando o fluxo específico e a temperatura e/ou diminuindo o conteúdo de umidade do processo de ar (isto é, diminuindo a temperatura do ponto de condensação). Isto, obviamente, tem como conseqüência uma redução da eficiência energética do processo.

Soluções de instalações têm sido propostas, que visam regular as variáveis do sistema em função do grau de umidade residual detectado no material que sai do funil, após o tratamento de desumidificação, como ensinado no documento US 2007/0277392.

Em maior detalhe, um sensor de detecção da umidade de material granular é posicionado na boca de saída do funil, de modo à regular o retorno das variáveis do processo.

Este sistema, entretanto, ao melhorar o controle do processo de desumidificação, ainda não é inteiramente satisfatório. O regulamento proposto, na verdade não tem um benefício instantâneo sobre a qualidade do material tratado. O material saindo do funil poderá não estar dentro dos limites de tolerância exigida.

Além disso, é amplamente sujeito a fenômenos de instabilidade. Pode acontecer, de fato, em virtude da variabilidade das condições em que o processo ocorre, tanto devido às características do material granular tratado como à dinâmica termo-fluida, os ajustes dos parâmetros impostos pelo sistema de prova oposto para aquele efetivamente necessário.

Sumário da Invenção

Consequentemente, o propósito da presente invenção é superar os

inconvenientes do estado da técnica descritos acima, fornecendo um processo de desumidificação do material na forma granular, que proporcione valores de umidade residual do material granular correspondentes aos pré-definidos a serem alcançados, mesmo na presença de condições variáveis do processo. Uma outra finalidade da presente invenção é fornecer um processo de

desumidificação do material na forma granular, que proporcione que a eficiência energética seja mantida elevada, mesmo na presença de condições variáveis do processo.

Uma outra finalidade da presente invenção é fornecer uma instalação de desumidificação para material granular plástico, que proporcione valores de umidade residual do material granular a ser alcançado correspondentes aos pré-definidos, mesmo na presença de condições variáveis do processo.

Uma outra finalidade da presente invenção é fornecer uma instalação de desumidificação para material granular plástico que tenha alta eficiência energética sob condições operacionais variadas.

Uma outra finalidade da presente invenção é fornecer uma instalação de desumidificação para material granular plástico sendo simples e econômica de fazer.

As características técnicas da invenção, de acordo com as propostas citadas, podem ser claramente vistas a partir do conteúdo a seguir, e as vantagens da mesma serão mais claramente compreensíveis a partir da descrição detalhada abaixo, feita com referência nas figuras, mostrando uma ou mais concretizações por meio de exemplos não limitantes. Breve Descrição das Figuras

A Figura 1 mostra um diagrama de uma instalação de desumidificação feito de acordo com uma primeira concretização da invenção.

A Figura 2 mostra um diagrama de uma instalação de desumidificação feito de acordo com uma segunda concretização da invenção.

A Figura 3 mostra um diagrama de fluxo da lógica de controle utilizada no processo de desumidificação de acordo com uma aplicação preferencial da invenção, onde: a referência Y representa "Sim", N representa "Não", 3.1 representa "Começo, 3.2 representa "leitura de umidade final", 3.3 representa "redução de ΔΚ", 3.4 representa "aumento de ΔΚ", 3.5 representa "modificar tabela", 3.6 representa "parâmetro de acesso de umidificação e tabela de umidade inicial", 3.7 representa "leitura de umidade inicial), e 3.8 representa "Fim".

Descrição Detalhada da Invenção

A presente invenção refere-se a um processo e instalação para desumidificação de material na forma granular, em particular materiais plásticos granular.

Aqui em diante, neste relatório, o termo "granular" é entendido para incluir geralmente materiais de qualquer forma, como na forma de grânulos, pó ou flocos. Assim, também incluindo pequenos flocos, folhas ou placas produzidas pela moagem-esmagamento de material plástico na placa, folhas ou películas e similares.

Neste relatório, referência serão feitas para um fluxo de ar como fluido de processo para executar a desumidificação do material granular. Entende-se que processo de tal expressão não se refere exclusivamente ao uso de ar, mas também inclui o uso de outros fluidos de tratamento adequado para o efeito.

O termo "funil" é entendido se referindo a qualquer tipo de recipiente, não raramente também chamado silo, de várias formas em sua seção transversal, por exemplo, com uma seção transversal circular, quadrada ou retangular e a extremidade do fundo com uma secção cónica fornecida com uma boca de saída dedicada, geralmente controlada por uma válvula de saída dedicada.

Por uma questão de simplicidade, a instalação será descrita primeiro e depois o processo de desumidificação de acordo com a invenção.

A instalação, de acordo com a presente invenção, é globalmente indicada por números de referência 1 nas figuras.

De acordo com uma concretização geral da invenção, a instalação de desumidificação 1 compreende:

- pelo menos, um funil 10 para conter o material granular a ser desumidificado tendo uma boca de alimentação 11 e uma boca de saída 12;

- pelo menos um gerador de ar seco 20 fluidicamente conectado por meios 30 para distribuir o ar seco no interior do funil 10.

Vantajosamente, a instalação 1 pode ser do tipo multi-funil. Nesse caso, a regulação necessária do fluxo de ar seco para cada funil pode ser regulada por meio de uma válvula posicionada sobre o duto de distribuição em relação a cada funil, como ensinado no documento EP 2 224 196.

De preferência, como ilustrado nas figuras 1 e 2, a instalação 1 compreende pelo menos um dispositivo de alimentação 13 (ou receptor) por meio do qual o material granular é colocado para dentro do funil 10 até um nível predefinido. O dispositivo de alimentação 13 é uma das extremidades do sistema para o transporte pneumático (por exemplo, em pressão negativa) do material granular, conectado a um ou mais silos de armazenamento do material (não mostrado).

O gerador de ar seco 20 pode ser de qualquer tipo. De preferência, o gerador de ar seco 20 é do tipo que compreende meios adsorventes, como peneiras moleculares. O gerador pode ser do tipo torre única ou do tipo de duas ou mais torres 26 com meio adsorvente (como mostrado nas figuras 1 e 2) que se alternam entre si nas etapas de regeneração e operacional.

O gerador é fornecido com meios de ventilação 21 (tal como um ventilador) capaz de gerar um fluxo de ar através do meio adsorvente enviando para dentro do funil após ser desumidificado. Os meios de ventilação (de pressurização ou bombeamento de ar) consistem, por exemplo, de um ou mais ventiladores 21, munidos de meios de variação da velocidade de rotação 22 de qualquer tipo apropriado, de preferência, do tipo eletrônico, como um inversor de qualquer tipo adequado, que é destinado a variar a freqüência da fonte de alimentação para o motor do ventilador 21, de modo a ser capaz de modular a taxa de fluxo do ar seco gerado.

O gerador 20 é fluidicamente ligado ao funil 10 por um duto de distribuição 23, que sai em uma inserção do difusor 30 (que constitui o meio de distribuição do referido ar) colocado dentro do funil 10.

Mais detalhada, tal inserção do difusor 30 pode consistir um tubo 31 conectado em uma extremidade ao duto de distribuição 23 e na outra extremidade a um cone difusor 32 posicionado na área inferior do próprio funil. O difusor tem uma pluralidade de orifícios, por onde o ar (quente) e seco é alimentado para dentro do funil e difundido em uma multiplicidade de sentidos, de modo a atingir e, assim, desumidificar todo o material granular contido dentro do funil. O fluxo de ar é contracorrente com relação ao fluxo de material granular que sai do funil, para assegurar o mais elevado grau possível de desumidificação do material para ser processado.

De preferência, uma unidade de aquecimento 24 é posicionada ao longo do duto de distribuição 23 para aquecer o fluxo de ar a temperatura de processamento desejada.

Uma vez que o fluxo de ar tenha percorrido o material plástico granular (de baixo para cima) e tenha alcançado o topo do funil, o ar exausto (isto é carregado com a umidade absorvida pelo material granular) flui para um duto de retorno 25 para mais uma vez retornar para o gerador de ar seco 20.

De acordo com a incorporação da instalação 1 mostrada nas figuras 1 e 2, o gerador de ar seco 20 é posicionado perto do funil 10 e, portanto, perto da máquina de processamento M que serve o funil. Tal situação pode surgir, por exemplo, no caso de um sistema de desumidificação independente, com gerador de ar relativamente seco sendo fornecido para cada funil. De acordo com incorporações alternativas não mostrada nas figuras, é possível prever que o gerador 20 seja posicionado distante do funil em uma área dedicada.

De acordo com um aspecto essencial da invenção, a instalação de desumidificação compreende pelo menos um primeiro dispositivo de medição 40 da umidade do material granular.

O primeiro dispositivo 40 esta posicionado na boca de alimentação 11 do funil 10 para medir o grau de umidade inicial do material granular entrando no funil 10.

Como será descrito mais adiante, descrevendo o processo de desumidificação, de acordo com a presente invenção, a presente invenção é baseada no fato de que do ponto de vista operacional, é fundamental considerar o grau de umidade inicial C0 do material que entra o funil, de modo a controlar e regular adequadamente o processo de desumidificação.

Este é na direção oposta ao que até agora tem sido aplicado no estado da técnica, onde para cada tipo de material granular o grau de umidade inicial foi considerado constante e, no máximo (como no referido no documento US 2007/0277392) controle de retorno do grau de umidade residual Cf do material granular deixando o depósito ser realizado, com todas as limitações descritas.

Experimentalmente, o requerente foi capaz de verificar que as variações no grau de umidade inicial C0 do material granular do mesmo tipo não são tão freqüentes e podem levar no melhor dos casos de consumo excessivo de energia e nos piores, o material deixando o funil que não é suficientemente desumidificado.

Condições de tratamento de desumidificação são iguais, materiais granulares com diferente umidade inicial de implicam tempos de liberação diferentes da umidade. Se o material a ser tratado tem um teor de umidade inicial mais elevado do que o padrão do material granular citado, deve ser fornecido com mais energia, aumentando, por exemplo, o fluxo de ar e/ou a temperatura do processo. E vice-versa, se a matéria-prima tem conteúdo de umidade inicial mais baixo do que o padrão de energia a ser fornecida ao sistema, pode ser reduzida, diminuindo o fluxo de ar e/ou a temperatura do processo, conseguindo assim poupar energia.

Para tal fim, a instalação 1 compreende pelo menos uma unidade de controle eletrônico 50 regulando o funcionamento do gerador de ar seco 20 na base dos valores de umidade inicial do material granular medido por esse primeiro dispositivo 40 como uma função de valores de umidade residual predefinidos que o material granular deixando o funil 10 deve ter.

De preferência, a unidade de controle eletrônico 50 regula o funcionamento do gerador de ar seco 20 para variar o valor da taxa específica de fluxo de ar seco enviados para o depósito e/ou a temperatura do ar seco referida e/ou o teor de umidade do ar seco referido de acordo com uma lógica de economia de energia.

Em particular, a taxa específica é variada, agindo sobre os meios de ventilação 21 por meio de meios da variação de velocidade 22. O teor de umidade do fluxo de ar seco (medido com a temperatura do ponto de condensação, Tdew) pode ser regulado variando conforme a necessidade do fluxo de ar que passa através dos meios adsorventes, por exemplo, fazendo uma parte do fluxo de ar escapar da peneira molecular da torre de desumidificação. A temperatura do fluxo de ar é regulada por atuar na unidade de aquecimento.

De acordo com uma concretização preferencial ilustrada na figura 2, a instalação 1 compreende pelo menos um dispositivo de medição secundária 60 da umidade do material granular,

Tal dispositivo secundário 60 é posicionado na boca de saída 12 do funil 10 para medir o grau de umidade residual do material granular deixando o funil 10.

Operacionalmente, como será descrito a seguir, descreve o Processo de acordo com a presente invenção, a unidade de controle eletrônico 50 citada também regula o funcionamento do gerador de ar seco 20 na base dos valores de umidade residual do material granular medido pelo primeiro dispositivo 40. Os dois teores de umidade dos dispositivos de medição 40, 60 podem ser baseados em um ou mais dos diversos processos de medição conhecidos no estado da técnica, tais como: ressonância de microondas, infravermelho ou espectrometria de infravermelho próximo, analisadores de ressonância magnética nuclear, processos condutimétrica, processos dielétricos, processos manométricos, etc.

De preferência, os dois dispositivos de medição 40, 60 são do tipo de ressonância de microondas.

Mais especificamente, o aparelho de medição de ressonância de microondas pode ser composto de um ressonador aberto em λ/4 ou λ/2 com a propagação de modo que tenha o campo elétrico e o campo magnético no plano transversal à direção de propagação (TEM).

O material granular (antes de entrar no funil ou depois de sair do funil) atravessa a câmara de ressonância ou cavidade, que no caso do primeiro dispositivo é posicionado, por exemplo, entre o dispositivo de alimentação e a parte superior do funil. Tal câmara de ressonância ou cavidade pode ser circular, quadrada ou retangular de seção transversal ou qualquer outra forma conhecida para a arte anterior. Mais especificamente, os dispositivos 40, 60 podem ser vantajosamente fornecidos com uma válvula (não mostrado nas figuras) adequada para fechar a câmara na parte inferior de modo a permitir uma amostra de material permanecer dentro dela e executar uma medida do tipo estático. A seguir, a expressão "câmara fechada", entende-se este modo de utilização do dispositivo.

A conjugação do campo eletromagnético, que opera no intervalo de freqüência de micro-ondas e o material granular que passa através da câmara de ressonância ou cavidade determina uma freqüência de ressonância f e o fator de mérito Q para o ressonador referido, que estão relacionados com o valor de umidade do material que passa por ele.

A medição da umidade do material granular na linha, antes ou após o tratamento de desumidificação, realizado com um dispositivo de tipo descrito acima, traz benefícios consideráveis, em particular, na medição não-invasiva » 11/21

do material a ser processado (a radiação eletromagnética não tem nenhum tipo de efeito degradante no polímero) e medição de vezes instantânea da ordem de poucos segundos.

Vantajosamente, os dois dispositivos de medição 40 e 60 podem operar em intervalos de medição diferente. Em particular, o dispositivo de primeira medição 40 está definido para atuar em um intervalo de medição com valores mais elevados do que o dispositivo de segunda medição 60.

Tal escolha é particularmente útil quando o processamento de materiais pode começar com níveis de umidade relativamente altos para então atingir níveis muito baixos após o tratamento de desumidificação como, por exemplo, no caso do PET. Com este tipo de polímero, a umidade inicial pode começar a partir de 3000 ppm para atingir valores inferiores a 50 ppm após o tratamento. Consequentemente, o primeiro dispositivo, colocado no topo do funil na boca de alimentação, terá um intervalo de medição diferente daquele posicionado na boca de saída.

Vantajosamente, tanto o primeiro como o segundo dispositivo 40 e 60 podem ser fornecidos com uma válvula de qualquer tipo apropriado, tal como pneumática, para o desempenho das medições de forma estática.

Considerando que, no caso de usar um aparelho de ressonância de microondas, a umidade do material está relacionada com o fator de mérito Q e a freqüência de ressonância, considerando que estes valores, por sua vez dependem de quanto material há dentro da câmara de ressonância ou cavidade, pode-se ver como o erro cometido na medição de um material estático sendo menor do que o erro cometido durante o trânsito do material. Em operação, portanto, é preferencial fechar a válvula posicionada sob a câmara de ressonância ou cavidade, realizar a medição e abrir a válvula para permitir que o material flua, de modo a estar pronto para uma nova medição.

O processo de desumidificação de acordo com a presente invenção será agora descrito. Na referente descrição, será feita a instalação de desumidificação 1 de acordo com a invenção que acabamos de descrever e a mesma referência de algarismos, portanto, serão usados. De acordo com uma forma geral de implementação da presente invenção, o processo de desumidificação de material em forma granular, em especial, materiais plásticos, compreende as etapas operacionais:

a) organizar uma instalação de desumidificação 1 compreendendo pelo menos um funil 10 para conter o material granular a ser desumidificado, tendo uma boca de alimentação 11 e uma boca de saída 12, e pelo menos um gerador de ar seco 20 fluidicamente conectado a meios 30 para a distribuição do ar seco no interior do funil 10;

b) carregar material granular dentro do funil através da referida boca de alimentação 11;

c) medir o grau de umidade inicial C0 do material granular entrando no funil 10;

d) calcular, com base em valores de umidade inicial Co do material granular medido, a capacidade de desumidificação do fluxo de ar seco através do funil necessária para atingir valores predefinidos de umidade residual do material granular saindo do funil, o tempo de residência do material granular dentro do funil sendo fixo;

e) gerar um fluxo de ar seco através do referido funil 10 tendo uma capacidade de desumidificação calculada no cálculo da etapa d).

É de notar que o "gerador de ar seco" é entendido como incluindo, em geral, não só os meios de desumidificação do ar (como as torres adsorvente) e os meios de ventilação relativa (tais como os sopradores e variadores de velocidade), mas também os meios de aquecimento que regulam a temperatura do fluxo de ar seco (como a unidade de aquecimento 24). Entende-se que a ativação do gerador de ar seco 20 não necessariamente impõe também a ativação do meio de aquecimento 24.

Como já foi mencionado acima, ao contrário de pedidos anteriores no estado da técnica, a presente invenção baseia-se no fato de que para conduzir o processo de desumidificação de um material granular de forma eficiente e eficaz é essencial considerar o grau efetivo e real de umidade inicial Co do material que entra no funil.

Em outras palavras, tem-se verificado que não é suficiente controlar apenas as variáveis do processo tais como a taxa de fluxo de ar seco específica, a temperatura e o teor de umidade do fluxo de ar, mas é essencial considerar a variabilidade representada pelo grau de umidade inicial Co do material que entra no funil.

Se um gráfico é desenhado do valor de umidade residual Cf do material em relação ao tempo de residência τ do material no funil, assumindo como constantes as variáveis do processo acima mencionado (k taxa específica do fluxo, o processo de temperatura T, do ponto de temperatura de condensação Tdew), pode-se ver como as curvas variam em função do valor da umidade inicial C0 do material.

Se o material a ser tratado tem uma umidade inicial de c01, a desumidificação deste em uma temperatura do processo de TO, com uma taxa específica de fluxo de ar kO e uma temperatura de ponto de condensação tO, o material deixará o funil de tratamento com uma umidade final do cf1 depois de um tempo de residência τ. Diversamente, se o material a ser tratado tem uma umidade inicial de c02>c01, para atingir o mesmo grau de umidade residual final de Cf01 com o tempo de mesma residência τ, a taxa específica de fluxo de ar kO e/ou a temperatura do processo TO deve ser aumentada e/ou o ponto de temperatura Tdew do fluxo de ar seco deve ser reduzida.

Operacionalmente, durante a etapa b) de carregar o material granular, a etapa c) de medir o grau de umidade inicial Co do material granular é conduzida. Com base nos valores encontrados durante o carregamento, em função do valor de umidade residual Cf a ser alcançado e o tempo de residência predefinido τ no funil, os dados são elaborados (de preferência, automaticamente por meio de uma unidade de controle 50, CPU) calculando valores corretos das variáveis do processo (taxa específica de fluxo k, temperatura do processo T e teor de umidade) e adequadamente ativar o gerador de ar seco 20 (significando, portanto, meios de ventilação e, se necessário, meios de aquecimento).

Em particular, sobre a base dos valores de umidade inicial C0 medida, o gerador 20 será o suprimento de ar desumidificado em uma taxa de Q dependendo da produção por hora (imposta pela máquina transformadora M, servido pelo funil), de acordo com a seguinte fórmula:

Q = M * k,

onde ké a taxa específica de fluxo de ar, que depende, como já foi dito, do valor da umidade inicial Co e do tipo de material, por meio de uma correlação ou algoritmo. Por tanto, meios de ventilação 21 irão ativar quando necessário, regulando a taxa específica de fluxo por meio de meios de variação de velocidade 22.

Dependendo dos valores das variáveis do processo, meios de aquecimento 24 podem ser ativados (se necessário) para aquecer o fluxo de ar à temperatura T desejada, e o sistema de controle de meios adsorventes 26 do gerador pode ser ativado para fazer o fluxo de ar atingir o teor de umidade desejado (medido com a temperatura de ponto de condensação Tdew).

De preferência, o processo de desumidificação de acordo com a invenção compreende uma etapa f) de regular a capacidade de desumidificação do fluxo de ar agindo sobre o funcionamento do gerador 20 em cima da variação de umidade inicial Co do material granular, que é progressivamente colocado no funil, com base nos valores de umidade inicial do material granular medido de acordo com uma lógica de economia de energia.

Operacionalmente, a regulação da capacidade de desumidificação é realizada pela variação da taxa específica k fluxo e/ou a temperatura T do fluxo e/ou o teor de umidade (definida como Tdew) do fluxo.

Como mencionado acima, a taxa específica de fluxo K pode ser regulada, agindo sobre os meios de ventilação 21 do gerador 20 por meio de meios de variação da velocidade 22. A temperatura T do fluxo de ar seco pode ser regulada por meios de aquecimento (como a unidade de aquecimento 24). O teor de umidade do fluxo de ar seco pode ser regulado variando conforme a necessidade do fluxo de ar que passa através dos meios adsorventes, por exemplo, fazendo uma parte do fluxo de ar escapar da peneira molecular das torres de desumidificação.

Vantajosamente, o Processo de acordo com a presente invenção, pode ser aplicado tanto durante o funcionamento em regime estático, ou seja, quando o funil é pré-carregado com o material granular com a máquina transformadora M não ativa, quanto durante o funcionamento em um regime dinâmico, isto é, quando o material desumidificado começa a sair da boca de saída 12 continuando para alimentar o material não tratado para dentro do funil, por exemplo, por meio do dispositivo de alimentação instalado na boca de alimentação 11.

Entende-se que o processo, de acordo com a invenção, pode ser aplicado em sucessão aos dois tipos de funcionamento ou para apenas um dos dois tipos de funcionamento.

Com o funcionamento dinâmico, o processo, portanto, compreende uma etapa i) de esvaziamento do funil 10, do material granular submetido a desumidificação através da referida boca de saída 12.

Como será descrito mais adiante, a etapa de regulação f) é mais útil durante o funcionamento em regime dinâmico, dado que neste modo de funcionamento o tempo de residência τ no funil não pode ser modificado, ao contrário do funcionamento durante o modo estático, quando o material não é descarregado e, portanto, a intervenção sobre este parâmetro somente é possível (prolongando ou encurtando a residência do material no funil).

Vantajosamente, a etapa c) de medir o grau de umidade inicial Co do material granular entrando no funil 10, pode ser repetida em intervalos de tempo At, de preferência, não mais do que o tempo de residência τ do material no funil.

De acordo com uma forma particularmente preferencial de implementação da presente invenção, o processo de desumidificação compreende uma etapa g) de medir o grau de umidade residual Cf do material granular saindo do funil 10. A etapa de regulação f) também é realizada em relação aos valores medidos de umidade residual Cf do material granular saindo do funil na etapa de medição g).

Em particular, durante o funcionamento estático, a desumidificação começa assumindo valores pré-definidos das variáveis do processo, a medição do grau de umidade residual Cf do material granular é realizada em uma parte do material perto da boca de saída 12 (que já pode ser total ou parcialmente tratado). Uma vez que valores de umidade residual Cf forem adquiridos, a etapa de regulação f) podem ter lugar. Dependendo do tipo de material a ser desumidificado e dos valores de umidade inicial C0 medidos, os valores das variáveis do processo em relação ao fluxo de ar seco (taxa de fluxo específica k, temperatura T e teor de umidade Tdew) pode ser variados. Nesta fase, a produção exigida por hora durante a produção dinâmica pode também ser levada em consideração, de forma a redefinir as variáveis do processo corretamente para a fase seguinte (assumindo, por exemplo, que o material que será alimentado posteriormente tem substancialmente os mesmos valores iniciais de umidade cO).

De preferência, a etapa g) de medir o grau de umidade residual Cf do material granular é realizada após um tempo t após a partida do gerador, menor do que o tempo de residência τ no funil (estimado ou predefinido) do material granular. Com base no valor da umidade residual Cf medido e o valor de umidade residual a ser alcançado, a alimentação do material granular para a máquina transformadora abaixo pode ser ativado ou não, por exemplo, ativar um dispositivo de alimentação (que pode consistir, por exemplo, de um alimentador de parafuso) posicionado sob a boca de saída.

Se o valor residual de umidade Cf do material granular medido durante a etapa g) é menor ou igual ao valor pré-definido, a alimentação de material para fornecer material processado é habilitada, começando o funcionamento dinâmico. Tempos de espera para a produção do artigo são reduzidos e uma economia de energia da instalação já em funcionamento estático é alcançada. Se o valor da umidade residual Cf medido durante a etapa g) é maior do que o valor pré-definido, a alimentação do material não é habilitada e o processamento é continuado, a regulação das variáveis do processo e/ou a variação do tempo de residência. A operação de medição correspondente a etapa g) pode ser repetida no tempo.

Vantajosamente, a pequena quantidade de material granular de saída que tem valores de umidade não conformes com as especificações exigidas podendo ser transportadas de volta para o topo do funil através de um sistema de reciclagem (não mostrado nas figuras) para mais desumidificação.

Vantajosamente, em particular, com o funcionamento dinâmico, a referida etapa g) de medir o grau de umidade residual Cf do material granular saindo do funil 10 é repetida em intervalos de tempo At não mais do que o tempo de residência τ do material no funil.

De preferência, o Processo de acordo com a invenção compreende uma etapa h) de memorizar os valores de umidade inicial Co e residual Cf medidos nas etapas c) e g).

A etapa h) de memorização pode ser limitada aos valores de umidade inicial C0 apenas, no caso em que o controle da umidade residual do material de saída não está previsto.

Vantajosamente, os valores de umidade inicial C0 podem ser memorizados com os parâmetros do processo correspondente definindo a capacidade de desumidificação do fluxo de ar.

Na etapa de regulação f), os valores de umidade residual Cf são considerados em relação aos valores de umidade inicial C0, medidos em um intervalo de tempo anterior correspondente ao tempo de residência τ do material no funil.

Em particular, na etapa de regulação f) a capacidade de desumidificação é regulada considerando os valores de umidade inicial C0 medida progressivamente ao longo do tempo com valores ponderados da quantidade de material granular, que entrou no funil e que está temporariamente correlacionado a cada um deles. Desta forma, a regulação das variáveis do processo pode ser gradual e continuamente adaptada às necessidades efetivas do material no funil, considerado como uma média das várias entradas (entendido como materiais com diferentes teores de umidade inicial).

De preferência, como já mencionado descrevendo a instalação de acordo com a presente invenção, a etapa c) de medir a umidade inicial Co é conduzida por meio de pelo menos um primeiro dispositivo de medição de umidade 40 do tipo de ressonância de microondas, posicionado na boca de alimentação 11 do funil 10.

Da mesma forma, a etapa g) de medir a umidade residual Cf é conduzida por meio de pelo menos um segundo dispositivo de medição de umidade 60 do tipo de ressonância de microondas, posicionado na boca de saída 12 do funil 10.

O dispositivo de medição de umidade 40, 60 do tipo de ressonância de microondas compreende pelo menos uma câmara de ressonância. De preferência, a medição é realizada com a câmara fechada, de modo a reduzir o erro, como já explicado acima.

A lógica de controle preferencial será agora descrita, aplicada, em particular, para o funcionamento dinâmico com referência ao diagrama de fluxo mostrado na figura 3.

O diagrama deve ser lido assumindo que o sistema já aproveita de um conjunto de valores impostos para as variáveis do processo, por exemplo, decorrentes de uma fase anterior de funcionamento estático ou simplesmente de uma fase anterior com funcionamento dinâmico.

Mais especificamente, no primeiro bloco l/O do segundo dispositivo de medição posicionado sob a boca de saída irá medir o teor de umidade residual Cf do material saindo do funil. O bloco de controle próximo irá verificar se os valores de umidade residual estão dentro do intervalo [Q-N, Q+N], onde o valor Q é o valor da umidade residual do material necessário para prosseguir com a transformação do material granular no produto final e N é o valor de tolerância pré-definido.

Se os valores Cf não estão dentro do intervalo referido do bloco de

controle próximo irá verificar se os referidos valores medidos Cf estão abaixo do limiar Q-N (ou seja, o material mais seco do que necessário). Se tal condição é verificada no bloco de processamento próximo, reduz a capacidade de desumidificação do fluxo de ar (por exemplo, reduzindo a taxa específica do fluxo de ar para um certo valor Ak, e/ou a temperatura T e/ou por exemplo o teor da umidade Tdew).

Vice-versa, se a condição anterior (cf<Q-N) não é cumprida e o valor de Cf é, portanto, acima do limite Q+N (ou seja, o material esta mais úmido do que o necessário), a capacidade de desumidificação do fluxo de ar é aumentada.

A partir da capacidade de variação do bloco de desumidificação (variações da taxa específica e/ou da temperatura do processo e/ou da temperatura do ponto de condensação do fluxo de ar) o bloco próximo l/O modifica a base de dados de parâmetros do processo.

Mais particularmente, a tabela dos parâmetros das variáveis do processo, tais como a taxa específica do fluxo de ar e/ou a temperatura do processo e/ou a temperatura do ponto de condensação são modificados em função dos valores de umidade inicial antes do tratamento medido anteriormente, por exemplo, no tempo t-τ (onde τ é o tempo de permanência do material no funil) com o primeiro dispositivo de medição do teor de umidade colocado no topo do funil. O bloco próximo é o acesso ao banco de dados contendo os novos

parâmetros de desumidificação modificados em função dos valores de umidade inicial pela variação das variáveis acima referidas do fluido gasoso.

O bloco último l/O antes do final (sistema desligado de desumidificação) é medida da umidade inicial. No momento t+Δτ, começa de novo desde o início com a leitura da

umidade final residual do material granular, o tempo Δτ pode corresponder ao tempo de residência ou para um valor τ menor.

Como já foi mencionado, para uma correspondência de confiança do parâmetro de desumidificação e a umidade inicial, deve-se esperar o tempo necessário para que o material a percorra os dois dispositivos de medição do teor de umidade, correspondente ao tempo de residência. Pode-se notar que o uso de dois aparelhos de medição 40, 60, um na boca de alimentação 11 e um na boca de saída 12 do funil e a aplicação lógica de controle descrita acima com referência à figura 3, pode-se acompanhar todas as as variáveis do processo, especialmente a umidade inicial do material para ser submetido à desumidificação.

Além disso, graças aos dois dispositivos de medição 40, 60 e lógica de controle, o sistema é capaz de aprender de forma autônoma.

Pode ser observado no fato de que certos tipos de grânulos, mesmo em relação aos mesmos polímeros, podem ser diferentes, por exemplo, na graηuIometria. Como resultado, a taxa específica de fluxo de ar e/ou a temperatura do processo e/ou valores de temperatura de ponto de condensação definidos em função da umidade inicial para atingir um valor pré- definido de umidade residual após o tratamento, pode não estar correto.

Graças ao processo, de acordo com a invenção, os valores corretos das variáveis do processo em função da umidade inicial pode ser encontrados sem a realização de testes preliminares. O sistema é, portanto, capaz de se auto- conhecer.

A invenção faz com que seja possível alcançar inúmeras vantagens, algumas das quais já descritas.

Em comparação com as soluções tradicionais da arte, o processo de desumidificação e de instalação, de acordo com a invenção, permite valores de umidade residual do material granular correspondendo a valores pré-definidos a serem alcançados, mesmo na presença de condições variáveis do processo, em particular, devido à variabilidade das características do material carregado para dentro do funil.

O processo de desumidificação e de instalação, de acordo com a invenção, torna possível reduzir significativamente o consumo de energia de um tratamento de desumidificação, adaptando-se as variáveis do processo com requisitos eficaz do material a ser tratado. Em particular, o processo de desumidificação e de instalação, de acordo com a invenção, permite que a eficiência energética seja mantida elevada, mesmo na presença de condições variáveis do processo.

O processo de desumidificação, de acordo com a invenção, torna possível a implementação de um sistema de regulação que tem benefícios imediatos na qualidade do material tratado.

O sistema de regulação que pode ser implementado com o processo de desumidificação, de acordo com a invenção, é menos provável ser sujeito a fenômenos de instabilidade.

O processo de desumidificação, de acordo com a invenção, também torna possível a implementação de um sistema de regulação com habilidades de auto-aprendizagem.

A instalação de desumidificação, de acordo com a invenção, é finalmente simples e econômica de fabricar, uma vez que não requer modificações de instalações especiais.

A invenção, assim, atinge os objetivos pretendidos.

Obviamente, pode assumir, em sua concretização prática, formas e configurações diferentes daquelas ilustradas acima, permanecendo dentro da esfera atual de proteção.

Além disso, todas as partes podem ser substituídas por peças tecnicamente equivalentes e as dimensões, formas e materiais utilizados podem ser variados conforme a necessidade.

Claims

1. Processo ε instalação para desumidificação de Material na Forma Granular Processo para desumidificação de material na forma granular, caracterizado por compreender as seguintes etapas operacionais: a) organizar uma instalação de desumidificação (1) compreendendo pelo menos um funil (10) para conter o material granular a ser desumidificado, tendo uma boca de alimentação (11) e uma boca de saída (12) e pelo menos um gerador de ar seco (20) fluidicamente conectado com meios (30) para a distribuição do ar seco no interior do funil (10); b) carregar o material granular dentro do funil através da boca de alimentação (11); c) medir o grau de umidade inicial C0 do material granular entrando no funil (10); d) calcular, com base em valores de umidade inicial Co do material granular medido, a capacidade de desumidificação do fluxo de ar seco através do funil necessária para atingir valores predefinidos de umidade residual do material granular saindo o funil, o tempo de residência do material granular dentro do funil sendo fixo; e) gerar um fluxo de ar seco através do funil (10) tendo uma capacidade de desumidificação calculada no cálculo da etapa d).

2. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por ser aplicado em materiais plásticos na forma granular.

3. Processo de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado por compreender uma etapa f) de regular a capacidade de desumidificação do fluxo de ar agindo sobre o funcionamento do gerador (20) sobre a variação da umidade inicial C0 do material granular, que é progressivamente colocado no funil, com base nos valores de umidade inicial do material granular medido, de acordo com uma lógica de economia de energia.

4. Processo de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pela regulação da capacidade de desumidificação ser realizada pela variação da taxa específica de fluxo e/ou a temperatura do fluxo e/ou o teor de umidade do fluxo.

5. Processo de acordo com a reivindicação 3 ou 4, caracterizado por compreender a etapa g) de medir o grau de umidade residual Cf do material granular saindo do funil (10), a etapa de regulação f) também é realizada em relação aos valores medidos de umidade residual do material granular saindo do funil na etapa de medição g).

6. Processo de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pela referida etapa g) de medir o grau de umidade residual Cf do material granular saindo do funil (10) ser repetida em intervalos de tempo At não mais do que o tempo de residência τ do material no funil.

7. Processo de acordo com a reivindicação 5 ou 6, caracterizado por compreender a etapa h) de memorizar os valores de umidade inicial C0 e residual Cf medidos nas etapas c) e g).

8. Processo de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pela dita etapa de regulação f), os valores de umidade residual Cf serem considerados em correlação aos valores de umidade inicial Co, medidos em um intervalo de tempo anterior correspondente ao tempo de residência τ do material no funil.

9. Processo de acordo com uma das reivindicações de 1 a 8, caracterizado pela dita etapa c) de medir o grau de umidade inicial Co do material granular entrando no funil (10), ser repetida em intervalos de tempo At, não mais do que o tempo de residência τ do material no funil.

10. Processo de acordo com uma das reivindicações de 3 a 9, caracterizado pela dita etapa f) de regular a capacidade de desumidificação ser regulada considerando os valores de umidade inicial Co medidos progressivamente ao longo do tempo com valores ponderados da quantidade de material granular, que entrou no funil e que está temporariamente correlacionado a cada um deles.

11. Processo de acordo com uma das reivindicações de 1 a 10, caracterizado pela dita a etapa c) de medir a umidade inicial Co ser conduzida por meio de pelo menos um primeiro dispositivo de medição de umidade (40) do tipo de ressonância de microondas, posicionado na boca de alimentação (11) do funil (10).

12. Processo de acordo com uma das reivindicações de 5 a 11, caracterizado pela dita etapa g) de medir a umidade residual Cf ser conduzida por meio de pelo menos um segundo dispositivo de medição de umidade (60) do tipo de ressonância de microondas, posicionado na boca de saída (12) do funil (10).

13. Processo de acordo com a reivindicação 11 ou 12, caracterizado pelo dito dispositivo de medição de umidade (40, 60) do tipo de ressonância de microondas compreender pelo menos uma câmara de ressonância, sendo a medição realizada com a dita câmara fechada.

14. Processo de acordo com uma das reivindicações de 1 a 13, caracterizado por compreender a etapa i) de esvaziamento do funil (10), do material granular submetido a desumidificação através da boca de saída (12).

15. Instalação de desumidificação de material na forma granular, caracterizada por compreender: pelo menos, um funil (10) para conter o material granular a ser desumidificado tendo uma boca de alimentação (11) e uma boca de saída (12); pelo menos um gerador de ar seco (20) fluidicamente conectado por meios (30) para distribuir o ar seco no interior do funil (10); compreendendo pelo menos um primeiro dispositivo de medição da umidade (40) do material granular, o primeiro dispositivo (40) sendo posicionado na boca de alimentação (11) do funil (10) para medir o grau inicial de umidade do material granular entrando no funil (10) e compreendendo pelo menos uma unidade de controle eletrônico (50) que regula o funcionamento do gerador de ar seco (20) sobre a base dos valores de umidade inicial do material granular medido pelo primeiro dispositivo (40) em função dos valores de umidade residual pré-definidos em que o material granular saindo do funil (10) deve ter.

16. Instalação de acordo com a reivindicação 15, caracterizada por ser utilizada para o processamento de materiais plásticos na forma granular.

17. Instalação de acordo com a reivindicação 15, caracterizada pela dita unidade de controle eletrônico (50) regular o funcionamento do gerador de ar seco (20) para variar o valor da taxa específica de fluxo de ar seco enviados para o funil e/ou a temperatura do ar seco e/ou o teor de umidade do ar seco de acordo com uma lógica de economia de energia.

18. Instalação de acordo com a reivindicação 15 ou 17, caracterizada por compreender pelo menos um segundo dispositivo de medição da umidade (60) do material granular, tal segundo dispositivo (60) sendo posicionado na boca de saída (12) do funil (10) para medir o grau de umidade residual do material granular saindo do funil (10), a unidade de controle eletrônico (50) que regula o funcionamento do gerador de ar seco (20) também na base dos valores de umidade residual do material granular medido pelo primeiro dispositivo (40).

19. Instalação de acordo com a reivindicação 17 ou 18, caracterizado pelo primeiro (40) e o segundo (60) dispositivo de medição serem do tipo de ressonância de microondas.

20. Instalação de acordo com a reivindicação 19, caracterizado pelo primeiro dispositivo de medição (40) ser configurado para funcionar em um intervalo de medição com valores mais elevados do que o segundo dispositivo de medição (60).