Seminário SprayDry

Seminário SprayDry®
Eduardo Paris
Gerente de Produtos
Spraying Systems do Brasil

• Lider Mundial na Tecnologia de Pulverização
– Fundada em 1937
– Matriz em Wheaton, IL USA
A Spraying Systems
• Conhecida pela Qualidade dos
Produtos
– + de 90.000 produtos
– Presente em mais de 50 mercados
Seminário Bicos SprayDry®

A Spraying Systems
• Principais Aplicações

Conceito de Spray Drying e Atomização

Sheet
Ligament
Drop
• O que é Pulverização?
– Um conjunto de gotas movendo em um gás
– Pulverizações são dinâmicas e tridimensionais
• O que é atomização?
– Transformação de líquido ou slurries em gotas

• Bico SprayDry®
– Padrão Cone Oco
• Cone Oco versus Cone Cheio
– Cone oco é quase sempre usado
– Sem “indícios” de partículas dentro do cone
– Todas as gotas são expostas na corrente de ar quente

• Formação de Gotas
For further reading please refer to:
[5] D. P. Schmidt, I. Nouar, P. K. Senecal, C. J. Rutland, J. K.
Martin, and R. D. Reitz. "Pressure-Swirl Atomization in the
Near Field". SAE Paper 01-0496. SAE. 1999.
[6] Fluent 6 User’s Guide, Vol. 1-4. 21.4.3 Spray Breakup
Models. Fluent Inc., Centerra Resource Park, 10 Cavendish
Court, Lebanon, NH 03766.
η = Deslocamento da Lâmina
ω = Frequência Angular
= 2π x Frequência

• O que é Spray Drying?
– A evaporação da água a partir de uma alimentação
atomizada por mistura do spray e um ambiente de
secagem.

• Características do Sistema (Hidráulico)
– Capacidade de alimentação da bomba
(50% sólidos até 80%)
– Pulverização a alta pressão (geralmente)
• Dezenas ou centenas de kg/cm²
– Produto final é um pó
• Alcance estreito de partículas
– Pode alterar o tamanho da partícula
através da mudança da seleção de bicos e
parâmetros de operação

• Rápida evaporação da água
– transportador (solução/slurry)
– Atomização
– Mistura com ar quente
• Vaporização energética de água
• Resfriamento evaporativo da partícula
• Temperatura da partícula fica abaixo
da temperatura de saída do ar ~175oF
(80oC)
• Curto tempo de permanência
– Extração do pó

• Partículas Ocas (Corrente a favor)
– Espaços Vazios
– Aumento na área de contato
– Hidratada mais facilmente

• Bico é a alma do Secador
– Componente crítico
• Dispersa Slurry em finas gotas
– Precisa ser bem distribuído dentro do
secador para misturar com o gás
– Tamanho de gota precisa ser
compatível com as características do
produto requerido
• Muito grande(sub-seco)
• Muito pequena (produto queimado)
– Controla a taxa de alimentação dentro
do secador
Seleção Bico SprayDry®

25 µm250 µm 100 µm 50 µm400 µm500 µm 300 µm 200 µm150 µm
PORQUE O TAMANHO DE GOTA É IMPORTANTE?
O volume de uma gota de 500 µm é igual a….

• Fatores a Considerar
– Tamanho de gota
– Tipo de bico
– Vazão e pressão
– Padrão de pulverização
– Ângulo e cobertura da pulverização
– Tipo do fluído e propriedades
• Peso específico, viscosidade, Tensão superficial
• Compatibilidade química e temperatura

• Ângulo e cobertura da pulverização
– Ângulo
• Depende do Bico
• Muda de acordo com o aumento da
pressão
– Fluídos diferentes de água
• Maior viscosidade, menor ângulo
• Baixa tensão superficial, ângulos mais
largos

• Ângulo e cobertura do spray
– Escolha o ângulo de pulverização
baseado no tamanho do secador
• A pulverização é bem distribuída e
misturada com o gás
– Cuidado ao escolher um ângulo muito
aberto
• Parede molhada
– Considerar espaçamento dos bicos
• Um jato colidindo com o outro causa
gotas maiores

Ângulo de Spray 80° Ângulo de Spray 60°
• Sobreposição

• Regras
– Pressão maior Menores tamanho de gotas
– Vazão Maior Tamanho de gotas maiores
– Mudando o tipo de bico
• SK Menor tamanho de gotas
• SB Tamanho de gota acima do SK
• SV Tamanho de gota acima do SB
• 104 Maior tamanho de gota
– Ângulo maior Menor tamanho de gota

• Fatores afetando as propriedades do Pó
tamanho de
gota
tamanho da
partíucla
mistura contendo
pó
densidade
Bulktemperatura
de ar de secagem
capacidade de secagem
tempo de duração
pureza e
cor
fluidez do pó
distribuiçao
das gotas
Distribução do tamanho da partícula
Pressão de
Operação
Bico
Ângulo
dispersão
do pó
Capacidade

• A história do Bico SprayDry®
– SX core type desde 1937
– 104 WhirlJet desde 1947
– 1951 SprayDry® Nozzle Trademark
– SB core type desde 1954
– SBH and SKH início de 2000
– SV em 2010
SPRAYDRY® NOZZLE SEMINAR
Seleção Bicos SprayDry®
SK and SB
Núcleo entalhado
AA104/SSTC
Whirlchamber
SV
Swirlchamber

• Todos os tipos de bicos operando

• SK/SB gotas menores , AA104 gotas maiores e SV
gotas intermediárias

• Bicos SprayDry® SK e SB
– Projetos dos núcleos de fendas
• SK – capacidades menores
– Pressões: 500 a 7000 psi (35 a 450 bar)
– Capacidade: 2.8 a 400 gph (10.8 a 1460
lph)
• SB – Maiores capacidades
– Pressões: 500 a 7000 psi (35 a 450 bar)
– Capacidade: 38.9 a 1508 gph (148 a 5700
lph)
– Principais vantagens
• Tamanho de gotas menores
• Distribuição estreita do tamanho de gota

Bico SprayDry® SB-MFP

• 2SK/3SK/4SK Multi-Orifícios
– Corpo Único
– Múltiplos orifícios
– Filtro malha 100
– Versão Compacta (sem filtro)
– Aumento de Produção
• Patículas mais uniformes
– Melhora na eficiência do
secador
• SK Tamanho de gotas menores
• Gotas menores evaporam mais
rápido

• Multi-Orifícios 2SK/3SK/4SK

Cap
Orifice
insert
Whirlchamber
Lock
screw
Gasket Body
• Bicos SprayDry® WhirlJet ®
– Projeto Whirlchamber (Câmara)
• Pressão: 100 a 5000 psi ( 7 a 340 bar)
• Capacidade: 16.1 a 3019 gph (61.5 a 11.340 lph)
• Principais Vantagens
• Tamanho de gotas maiores
• Distribuição mais ampla no tamanho de gota

Bico SprayDry® AA104

• Bicos SV SprayDry®
– Projeto Swirlchamber
• Pressão: 200 a 10,000 psi
(15 a 690 bar)
• Capacidade: 7.1 a 3003 gph
(27.9 a 11,371 lph)
• Orifícios - 181 tamanho (0.029”- 0.210”)
• Swirls - 10 tamanhos
– Principais Benefícios
• Pressões até 10.000 psi (690 bar)
• Maior passagem máxima livre
• Fácil montagem/desmontagem
– Prensas de orifícios não são requerido

• SprayDry ® SV
– Maior vida útil
• Carbeto M
• Carbeto de tungstênio de maior resistência.
– Melhoria na montagem
• Projeto ergonômico
– Melhor entrega
• Dias vs Semanas
– Melhor Preço
• 10% menor que o concorrente
– Programa de Amostra

Bico SprayDry® SV

• Bicos-OMNI
– Corpo SVC
– Capas Intercambiáveis
– Abrange “todos” os outros
bicos
• SV, SK, SB and 3SBH
– Usualmente usado
• Plantas-piloto
• Produtos diferentes

• Bicos requerem manutenção devido a:
– Desgate/erosão
– Cavitação
– Incrustação
– Entupimento
– Corrosão
– Montagem Imprópria
– Alta Temperatura
• Bicos Requerem Inspeção Periódica
• Não é perceptível nos estágios iniciais
Manutenção

• Desgastes/Erosão
– Remoção gradual de metal ou carbeto tungstênio
– Slurries abrasivas desgastam em um tempo menor
• Orifício Aumenta e/ou fica Distorcido
• Resulta em:
– Aumento na vazão
– Queda de pressão
– Padrão irregular do spray
– Gotas Maiores
Desgaste
Manutenção

• Como Detectar desgaste
– Verificar as propriedades do pó
– Verificar as horas em operação
– Teste de Vazão, Ângulo do spray, aparência
do spray
– Medir o diâmetro do orifício
• Como reduzir o desgaste
– Use materiais diferentes
• Diferentes tipos de carbetos de tugnstênio (Y,
M, L, YL)
– Reduzir a vazão
– Queda de pressão
• Vai alterar o tamanho de gota
Manutenção

• Cavitação
Manutenção

• Corrosão e Altas temperaturas
• Assegure que o material pode
suportar
– Concentração química
– pH
– Procedimentos de limpezas
– Condições do ambiente
• Para componentes de Tungstênio:
– Use materiais de carbeto “L” para uma
melhor resistência a corrosão
Manutenção

SK/SB
Anti-Bearding Design
Manutenção
• Acúmulo de material incrustante no bico
– Ambiente do secador
• Localização do bico
• Vazão de ar
– Projeto do bico
• Geometria da capa
• Formas
• Ângulos

Conversão Disco Rotativo para Bicos Spraydry

Diferenças Básicas
Secador c/ Disco Rotativo
• Câmara baixa e larga
• Difusor de ar angulado
• Fluxo em Vortex
• 1 cabeçote rotativo
• Alimentação baixa pressão
• Atomiza até 45% de sólidos
Secador c/ Bicos
• Câmara alta e fina
• Difusor de ar perfurado
• Baixa turbulência
• 1 ou mais lanças c/ bicos
• Alimentação de alta pressão
• Atomiza c/ média de 70% de
sólidos

Porque Mudar?
• Principais objetivos
– Aumentar a capacidade evaporativa do secador
– Melhoria na formação das gotas
– Necessidade:
• Secagem de soluções com sólidos acima de 50%
• Maior gama de produtos no mesmo secador
• Maior flexibilidade nos parâmetros de densidade do pó.
– Eliminação completa da manutenção do disco rotativo
(motor, unidade hidráulica, resfriamento, rolamentos,
mancal etc)

Benefícios
• Redução drástica no set-up de produção;
• Aumento de produtividade;
• Redução drástica nos custos de manutenção;
• Redução/eliminação de problemas de colagem;
• Ajuste da densidade trocando os insertos do bico;

• Aglomeração
– Re-umidificação com água
• Suficiente para muitos produtos
– Adição de outros químicos
Otimizando seu secador

• Aglomeração – Use bicos atomizados
– Séries J
– FloMax®
• Podem exigir sitemas aquecidos devido a alta
viscosidade
Otimizando seu secador

Limpeza da Torre de Secagem, Tanques de
Solução e Dutos de Transporte de Pó

Seminário Bico SprayDry®
Objetivo do CIP
• Desenvolver um sistema que
irá:
– Limpar;
– Preservar;
– Sanitizar.
• O sistema também deve:
– Prevenir falhas na limpeza; ou
– Contaminações que afetarão o
produto final.

Problema:
Superfícies inatingidas/Bactérias
Superfícies não atingidas
durante a limpeza gera:
• Pontos de infecção
– Preocupações com Saúde
Pública;
– Perda de Lotes de Produção;
– Recall de Produtos;

Sistemas CIP
4 fatores para limpeza:
• Tempo
• Temperatura
• Concentração
– Detergente ou sanitizante
• Ação Mecânica
– Vazão e Pressão

Diagrama TTCM – Situação Encontrada
• Limpeza Manual
– Tempo;
– Descontaminação;
– NR33
• Encher e Esvaziar
• Spray Balls
– Tempo;
– Elevado Volume
– Efluentes
– Elevado Custo com Tratamento

Diagrama TTCM – Novo Método
Lavadores rotativos
• Alto Impacto (Ação Mecânica)
• Baixo tempo

Limpeza de Torre e Tanque de Preparo

Limpeza de Dutos de Transporte e
Ciclones
• Problemas Encontrados:
– Longas paradas
– Desmontagem para limpeza
– Baixa produtividade
– Perda de receita

Solução

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spraybr@spray.com.br
(11) 2124-9509

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