Trocadores de calor bem dimensionados: produtividade e qualidade na secagem de pet food

Na indústria de pet food, a secagem influencia diretamente a qualidade final, a segurança de armazenamento e a capacidade produtiva da planta. Nessa etapa, controla-se a retirada de umidade e boa parte da estabilidade do alimento após o envase. Para que o processo ocorra de forma uniforme, o ar precisa chegar ao secador com temperatura e vazão adequadas. O equipamento responsável por fornecer essa energia térmica é o trocador de calor.

Baterias de radiadores utilizam vapor ou água quente para aquecer grandes volumes de ar. Quando o sistema entrega calor de forma estável, o secador trabalha próximo de sua condição ideal. Quando há perda de capacidade térmica, a operação precisa compensar reduzindo a alimentação, aumentando o tempo de processo ou elevando o consumo de vapor. O resultado é menor produtividade, maior variação entre lotes e dificuldade para atingir a umidade desejada.

Um trocador bem dimensionado não é apenas aquele que atende à condição nominal informada no projeto. Ele deve considerar as variações reais da operação, como temperatura do ar ambiente, pressão e qualidade do vapor, vazão de ar, ritmo de produção e acúmulo de poeira. Também precisa manter desempenho ao longo do tempo, mesmo com a incrustação.

Entre os principais parâmetros de projeto estão a diferença de temperatura média logarítmica, conhecida como LMTD, a área de troca térmica, a geometria e o passo das aletas, a velocidade do ar e a perda de carga admissível. O fator de incrustação também merece atenção. Em ambientes com partículas e resíduos, dimensionar o equipamento apenas para condições limpas pode gerar uma falsa sensação de segurança. A sujeira depositada nas superfícies reduz a transferência de calor e compromete o processo.

Quando há margem térmica adequada, o ar de secagem permanece na temperatura necessária mesmo com a linha operando em sua capacidade nominal. Isso permite aumentar a taxa de alimentação sem elevar excessivamente a umidade do produto, reduzir o tempo de partida após paradas e diminuir as diferenças entre lotes. Na prática, um mesmo secador pode produzir mais toneladas por turno quando recebe calor de forma estável.

O contrário também é verdadeiro. Um trocador subdimensionado se transforma em um limitador da planta. Para atingir a umidade especificada, a equipe precisa reduzir a velocidade da linha. Essa perda nem sempre é percebida como falha do equipamento, porque o secador continua funcionando, mas produz abaixo do seu potencial. O impacto acumulado pode superar o investimento necessário para corrigir a deficiência térmica.

A estabilidade do sistema também ajuda a evitar a secagem excessiva. Quando a fonte de calor oscila, é comum operar com uma margem de segurança elevada, retirando mais umidade do que o necessário. Isso aumenta o consumo de energia e reduz a massa final comercializável.

Com um trocador corretamente projetado, a operação pode trabalhar mais próxima da umidade-alvo, equilibrando qualidade, rendimento e eficiência energética.

Um caso real de aplicação em uma indústria brasileira de pet food demonstra esse potencial. Antes da revisão do sistema térmico, determinados processos utilizavam entre quatro e oito radiadores, com elevado consumo de vapor e desempenho abaixo do esperado. Após o redimensionamento e a substituição por uma solução desenvolvida especificamente para a aplicação, algumas operações passaram a utilizar apenas um radiador.

Segundo os dados fornecidos pelo cliente, a capacidade de desidratação aumentou em até cinco vezes e o tempo de alguns processos caiu em até 25%. Os resultados variam conforme o produto e as condições operacionais, mas evidenciam o impacto que um projeto térmico adequado pode gerar.

Além da produtividade, há ganho direto de eficiência energética. Como a secagem representa parcela importante do consumo térmico da linha, cada melhoria na transferência de calor pode reduzir a demanda de vapor ou combustível. Projetos de recuperação de calor ampliam esse benefício ao aproveitar parte da energia do ar de exaustão para pré-aquecer o ar de entrada, reduzindo custos operacionais e emissões.

A escolha dos materiais também interfere no desempenho e na vida útil. Ambientes sujeitos a poeira, umidade e ciclos frequentes de limpeza exigem atenção à corrosão e à higienização. Dependendo da aplicação, podem ser utilizados aços inoxidáveis como AISI 304 ou AISI 316. O projeto mecânico deve considerar pressão, temperatura, vibração, dilatação térmica e acessibilidade para limpeza e manutenção.

Como a planta trabalha em regime contínuo, a disponibilidade do sistema é decisiva. A falha de um único trocador pode reduzir a produção ou interromper toda a linha. Por isso, inspeções periódicas, limpeza planejada, acompanhamento da perda de carga e avaliação do desempenho térmico devem fazer parte da manutenção preventiva.

Alguns sinais ajudam a identificar limitações no sistema: consumo crescente de vapor, dificuldade para atingir a temperatura do ar, necessidade de reduzir a alimentação, aumento do tempo de secagem, variação de umidade e maior demora na partida da linha. Quando esses sintomas aparecem, é importante avaliar não apenas o secador, mas também a capacidade real do trocador de calor.

Tratar a engenharia térmica como parte estratégica do processo significa analisar o custo total de operação, e não somente o preço inicial do equipamento. Um projeto adequado pode gerar retorno por meio de maior produtividade, menor consumo de energia, redução de paradas e melhor aproveitamento da matéria-prima. Nesse cenário, o trocador deixa de ser um item auxiliar e passa a atuar como elemento central do desempenho da planta.

Fonte: Tubal

Sobre a Tubal
Com mais de 37 anos de atuação e sede em Várzea Paulista (SP), a Tubal é especializada no projeto e na fabricação de trocadores de calor, tubos aletados, trocadores casco e tubo, radiadores e serpentinas sob medida. Certificada pela ISO 9001, atende diferentes segmentos industriais com soluções que abrangem dimensionamento, fabricação, manutenção e retubagem de equipamentos.