ECORASCHIG - Sistemas para economia de água e energia em processos de atomização na Indústria cerâmica

Este projeto promove uma solução para condensar a água evaporada na etapa de spray-drying, e reutilizando-a na preparação da pasta, reduzindo o consumo total de água da instalação. O projeto centra-se na área da produção cerâmica, mas pode ser replicado noutros processos industriais que incorporem uma etapa de secagem por atomização, como é, por exemplo, o caso da indústria alimentar. O ECORASCHIG é um projeto de I&D aplicado, uma vez que se centra no desenvolvimento de uma aplicação industrial que irá melhorar a eficiência da utilização de recursos na indústria cerâmica. O objetivo principal do ECORASCHIG é a recuperação por condensação da água, gerada sob a forma de vapor no spray dryer, conferindo sustentabilidade ao processo de preparação e secagem de suspensões aquosas de matérias-primas argilosas e de pastas cerâmicas (Figura 4). Nessas suspensões, o teor de água varia de 30% (pastas) a 70% (matéria-prima argilosa) e o vapor gerado no spray dryer é extraído conjuntamente com os gases exaustos, a temperaturas que variam de 100oC a 120oC, a pressões totais muito próximas da atmosférica (depressão na zona de aspiração entre 100-200 Pa) e humidade relativa próxima da saturação. Nestes termos, a condensação da água contida no vapor aspirado do interior da câmara de secagem também permitirá, além da recuperação da água (objetivo principal do projeto), a recuperação da energia térmica transportada pelo vapor (entalpia latente de vaporização e entalpia sensível) e pelos gases de exaustão utilizados na secagem (entalpia sensível dos gases de exaustão, que entram na câmara de secagem a temperaturas que variam entre 350oC e 400oC, em câmaras de pequena capacidade evaporativa, e entre 500-600oC, em câmaras de grandes capacidades evaporativas). Além dessas claras vantagens - recuperação de água e de energia térmica – a condensação do vapor através do contacto direto (gases e vapores em contacto direto com a água de arrefecimento) também permitirá a limpeza da corrente gasosa descarregada na atmosfera, eliminando desta corrente as partículas sólidas finas que acompanham os gases aspirados do interior da câmara. Na câmara de secagem, as suspensões de sólidos são pulverizadas sob pressão (bicos de pressão, trabalhando a 15-25 bar), transformando-se numa nuvem de gotas com alta área específica (20.000 m2/ m3 de suspensão, se o tamanho da gota for, por exemplo, 300 μm), o que origina velocidades muito elevadas de transferência de calor (do ar de secagem para as gotículas), sendo necessário apenas algumas dezenas de segundos de residência no interior da câmara, para que o teor de água das gotículas se reduza para valores que variam de 0% a 5%-7% (passagem das gotículas a grânulos) e a temperatura dos gases de secagem passem de 350-600oC para 100-120oC (gases exaustos extraídos). A força motriz para a transferência de calor no condensador por contacto direto é a diferença de temperatura entre os gases extraídos da câmara de secagem e a água líquida alimentada. O condensador funcionará em contra-corrente, sendo a água fria, alimentada à temperatura ambiente, pulverizada sobre um leito de alta permeabilidade, a fim de garantir um percurso no interior do permutador e dar espaço para o escoamento dos gases extraídos da câmara de secagem e insuflados no condensador por contacto direto. Espera-se que a água líquida resultante desse processo de transferência atinja 50oC.