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Nov 05, 2023

Aquecimento e secagem por radiofrequência: a onda do futuro

Timothy D. Clark, presidente e CEO, Radio Frequency Company, Inc. | 04 de janeiro de 2023

Timothy D. Clark, presidente e CEO, Radio Frequency Company, Inc. | 04 de janeiro de 2023

Os sistemas de aquecimento e secagem por radiofrequência (RF) utilizam energia eletromagnética para aquecer e secar rapidamente muitos tipos de materiais a granel, bem como produtos acabados com excelente velocidade e eficiência. De um modo geral, eles requerem apenas uma fração do espaço das tecnologias de aquecimento convencionais, não produzem gases de efeito estufa, não requerem altas temperaturas de processo e fornecem excelente controle do teor de umidade final e uniformidade.

Hoje, muitos fabricantes estão adaptando novos sistemas de RF em linha com suas tecnologias tradicionais existentes para aumentar a produtividade ou resolver problemas críticos de controle de umidade. Essa abordagem hibridizada mostrou um ROI convincente e, ao mesmo tempo, aumentou a eficiência energética e a qualidade do produto final.

Antes de fornecer uma análise dos equipamentos disponíveis e aplicações de secagem, vamos primeiro rever o que é energia eletromagnética. Abaixo está o espectro de energia eletromagnética com a luz visível voltada para o centro. À esquerda, temos frequências crescentes e níveis de energia mais altos em direção aos raios X e aos raios gama, que são formas de radiação "ionizante". Muitas vezes referido como "irradiação". À direita, temos frequências decrescentes e energia decrescente em direção às micro-ondas e, ainda mais abaixo, ondas de rádio. Tanto a micro-ondas quanto a RF são formas de radiação "não ionizante" e não devem ser confundidas com "irradiação".

Espectro de energia eletromagnética

A definição de "radiação ionizante" do CDC é "uma forma de energia que age removendo elétrons de átomos e moléculas". A energia de RF não divide os átomos.

A estrutura única da molécula de água polar, H2O, é a base para a resposta térmica da água quando submetida a um campo de energia de RF alternado. Uma molécula de água é magneticamente polar porque há uma distribuição desigual de elétrons entre os átomos de oxigênio e hidrogênio. Em um sistema de aquecimento por radiofrequência, o gerador de RF cria um campo elétrico alternado entre dois eletrodos, acima e abaixo do transportador. Isso faz com que as moléculas de água girem para enfrentar o pólo oposto da mesma forma que um ímã de barra giraria em um campo magnético oscilante. A rotação constante faz com que o atrito e o calor se desenvolvam rapidamente.

Molécula de água polar

No processo de tomada de decisão de empregar esta tecnologia em um processo de secagem, algumas das características notáveis ​​do processo de aquecimento e secagem por RF são as seguintes:

Controle de umidade preciso e uniforme. A radiofrequência é única no sentido de aquecer preferencialmente um produto onde o teor de umidade é o mais alto. Muitos processos de secagem são prolongados pela incapacidade do calor convencional de penetrar no interior de um material, o que prolonga consideravelmente o tempo de secagem para as últimas porcentagens de umidade a serem secas ou curadas. Em produtos com distribuição uniforme de umidade, o aquecimento é volumétrico e instantâneo.

Baixas temperaturas de secagem. Na maioria das aplicações, a temperatura é limitada ao ponto de ebulição da água. Este tipo de secagem é algumas vezes referido como secagem in situ, pois a água deixa o material como um gás, e não por ação capilar do aquecimento da superfície. Como a secagem é in-situ, os sólidos encontrados em muitos revestimentos e ligantes aquosos permanecem uniformemente distribuídos nos materiais, em vez de migrar para a superfície e formar uma crosta.

Filtros de partículas diesel de cerâmica extrudada e substratos conversores catalíticos

Encolhimento uniforme. Muitos produtos, como a cerâmica, encolhem à medida que secam e, se o exterior secar antes do interior, as rachaduras na superfície podem ser um grande problema de qualidade. Os substratos dos conversores catalíticos automotivos são secos com RF por esse motivo. O aquecimento volumétrico e a secagem significam também que o encolhimento é uniforme e elimina rachaduras na superfície.

Sistema de secagem RF 420kW para filtros de partículas diesel