Análise numérica e experimental de um defagulhador industrial aplicado à prevenção de incêndios em secadores de grãos
Palavras-chave:
Defagulhador, Ciclone, Fluidodinâmica ComputacionalResumo
Defagulhadores ciclônicos são equipamentos filtrantes de baixa perda de carga utilizados para separar fagulhas provenientes da queima de biomassa em secadores de grãos, contribuindo para a prevenção de incêndios no setor agrícola. Neste estudo, aplicou-se o código de CFD CYCLO-EE5, dedicado à simulação de ciclones, para analisar um caso em escala industrial. Os resultados numéricos mostraram que, após variações abruptas de pressão no interior do equipamento, o material particulado acumulado é liberado por meio de descargas intermitentes e/ou arraste de partículas, fenômeno que pode estar associado a falhas na retenção de fagulhas potencialmente incendiárias e, consequentemente, a riscos operacionais. Para comprovar tal comportamento, foram realizadas medições experimentais de perda de carga em campo, nas mesmas condições operacionais do estudo numérico. A análise integrada confirmou a ocorrência do fenômeno de acúmulo e descarga intermitente de partículas, fornecendo subsídios para o aprimoramento de sistemas de prevenção de incêndios em secadores agrícolas.
Referências
Alexander, R. M. K. (1949). Fundamentals of cyclone design and operation. Proceedings of the Institution of Mining and Metallurgy, 152–153, 203–228.
Aylil, E., & Kocak, E. (2025). A comprehensive review of cyclone separator technology. The Canadian Journal of Chemical Engineering, 103, 2751–2789.
Chen, T., Van Caneghem, J., Degrève, J., Verplaetsen, F., Berghmans, J., & Vanierschot, M. (2022). A numerical model for the calculation of the minimum ignition energy of pure and mixture dust clouds. Process Safety and Environmental Protection, 164, 271–282.
Companhia Nacional de Abastecimento. (2025, August 14). Grain harvest 2024/25 is estimated at 345.2 million tons, with record production of corn and soybeans. Ministry of Agrarian Development and Family Agriculture. https://www.gov.br/conab/pt-br/assuntos/noticias/safra-de-graos-2024-25-e-estimada-em-345-2-milhoes-de-toneladas-com-recorde-na-producao-de-milho-e-soja
Costa, K. K., Sgrott Jr., O. L., Decker, R. K., Reinehr, E. L., Martignoni, W. P., & Meier, H. F. (2013). Effects of phases’ numbers and solid–solid interactions on the numerical simulations of cyclones. Brazilian Journal of Chemical Engineering, 32, 1567–1572.
Ding, J., Qi, C., Yan, X., Lv, X., Zhang, S., Liang, H., Fan, T., & Yu, J. (2024). Effect of airflow velocity on flame propagation and pressure of starch dust explosion in a pneumatic conveying environment. Powder Technology, 433, Article 119147
Eckhoff, R. K., & Li, G. (2021). Industrial dust explosions: A brief review. Applied Sciences, 11(4), 1669.
Hoffmann, A. C., & Stein, L. E. (2008). Gas cyclones and swirl tubes: Principles, design and operation. Springer.
Huang, C., Wang, S., Chu, Y., Chen, Y., Chen, X., Liu, L., & Zhang, H. (2022). Comprehensive investigations on the explosion suppression of biomass fuels: Starch as a representative. Fuel, 315, Article 123276.
Li, Q., Cheng, T., Li, Q., Liu, J., Liang, Y., Li, J., Jiang, X., Wang, H., & Fu, P. (2023). Particle high-speed self-rotation in cyclones with different diameters and application in catalyst deoiling. Journal of Cleaner Production, 423, Article 138681.
Meier, H. F., & Mori, M. (1998). Gas–solid flow in cyclones: The Eulerian–Eulerian approach. Computers & Chemical Engineering, 22(Suppl.), S641–S644.
Meier, H. F., Vegini, A. A., & Mori, M. (2011). Four-phase Eulerian–Eulerian model for prediction of multiphase flow in cyclones. The Journal of Computational Multiphase Flows, 3(2), 92–105.
Sgrott Jr., O. L., Noriler, D., Wiggers, V. R., & Meier, H. F. (2015). Cyclone optimization by COMPLEX method and CFD simulation. Powder Technology, 277, 11–21.
Sulaiman, S. Z., Mohd Mokhtar, K., Wan Sulaiman, W. Z., & Semawi, N. H. (2024). Flame propagation and explosion characteristics of food-based dust as a function of dust concentration. Process Safety Progress, 43(3), 579–586.
Tascón, A., Ramírez-Gómez, Á., & Aguado, P. J. (2016). Dust explosions in an experimental test silo: Influence of length/diameter ratio on vent area sizes. Biosystems Engineering, 148, 18–33.
Tian, C., Yang, Z., & Zhang, L. (2025). A review of grain dust explosions: Prevention and control. Results in Engineering, 26, Article 105483.
Zarpellon, L. E., Nascimento, D. G., Silva Neto, J. S., Castro, K. A., Pereira Junior, M. F., & Silva, T. V. (2025). Análise de incêndios em secadores de grãos: Investigação de causas e estratégias de prevenção para retroalimentação de normas de segurança. Revista FLAMMAE, 11(34).
Zhang, J., Li, C., Li, G., Du, Z., Bao, S., Zhang, Z., & Yuan, C. (2024). Effect of large particle mixing on cloud ignition and explosion of fine rice husk. Process Safety and Environmental Protection, 191, 304–314.
Zhao, Y., & Ambrose, R. P. K. (2019). Modeling dust dispersion and suspension pattern under turbulence. Journal of Loss Prevention in the Process Industries, 62, Article 103934.
Zhao, Y., & Ambrose, R. P. K. (2022). Predicting continuous dispersion and deposition of explosive dust in confined spaces using a discrete phase model. Powder Technology, 408, Article 117704.
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