HISTÓRICO DA HISTÓRICO DA EVOLUÇÃO DAS EVOLUÇÃO DAS

USINASUSINAS

Histórico da evolução das Usinas de Asfalto.

USINAS VOLUMÉTRICAS.

USINAS BATCH ou GRAVIMÉTRICAS.

USINAS DRUM MIX – FLUXO PARALELO.

USINAS CONTRA FLUXO

As usinas do tipo “Batch” (Pesadas ou bateladas) ou comumente denominadas de Gravimétricas,

foram sempre consideradas como padrão de referência mundial.

Na década de 70, é introduzido no mercado o processo Drum Mix, com equipamentos compactos

e econômicos, para fazerem frente as usinas Gravimétricas.

O processo volumétrico fazia parte das primeiras usinas, introduzidas na década de 60, com padrões de qualidade, inaceitáveis para os

dias de hoje.

Na década de 80, surge o processo Contra Fluxo de mistura externa com eletrônica embarcada,

evolução natural do processo contínuo, para fazer frente as transformações do ligante asfáltico,

ocorridas na crise do petróleo da década de 70 e as exigências de qualidade da massa asfáltica.

A partir dos anos 30A partir dos anos 30

VOLUMÉTRICAS CONTINUASVOLUMÉTRICAS CONTINUAS

A partir dos anos 40A partir dos anos 40

com peneiracom peneira

VOLUMÉTRICAS CONTINUASVOLUMÉTRICAS CONTINUAS

Misturador Tipo Pug MillMisturador Tipo Pug Mill

CARACTERÍSTICASCARACTERÍSTICAS

Dosador Frio Volumétrico, dosagem através de : comporta, calhas vibratórias ou mesa de vai e vem.

Secador

Peneira Calibradora ( opcional )

Misturador tipo Pug-mill

Dosagem e injeção de CAP: volumétrica, fixa e contínua.

D

E

F

H

A B C

G

Usina GravimétricaUsina Gravimétrica

A- Descarga do elevador quente. B- Calha de entrada. C- Peneira classificadora. D- Silos quente. E- Panelão/Balança do Cap. F- Silo balança. G- Dosador de filler.

H- Misturador.

USINAS TIPO BATCH ou GRAVIMÉTRICAUSINAS TIPO BATCH ou GRAVIMÉTRICACaracterísticas principais:

Primeira usina reconhecida como padrão mundial de qualidade.

Eficiência comprovada na secagem dos agregados Sistema Contra Fluxo.

Excelente precisão na dosagem dos agregados, pesagem individual e materiais com granulometria

garantida pelo sistema de peneiramento e classificação (Seu Grande Diferencial no momento

do lançamento).

Processo de mistura eficiente e de excelente qualidade, por misturador externo.

Sistema de produção por “batch” ou batelada.

Custo inicial de aquisição, instalação e manutenção, muito alto.

Instalações exclusivamente fixas.

Garantia de precisão na dosagem do ligante, através de “panelão“ volumétrico ou balança de

pesagem.

Usinas “Batch” ou Gravimétricas.Usinas “Batch” ou Gravimétricas.

Usinas DRUM MIX.Usinas DRUM MIX.

Características principais:

Equipamento compacto e econômico.

Baixo custo inicial na aquisição, instalação e manutenção.

Boa qualidade da massa asfáltica.

Temperatura dos gases mais elevadas.

** As Primeiras Drum Mix faziam a dosagem dos Agregados Volumétricas

INTRODUÇÃOINTRODUÇÃO

A CRISE DO PETRÓLEO

NOS ANOS 70

Surge a necessidade de otimizar a produção de combustíveis. Uma segunda torre é introduzida no processo original para uma destilação a vácuo fracionada .

DIAGRAMA DO PROCESSO DE REFINO

AQUECEDOR DO PETRÓLEO

BRUTO

ENTRADA DE PETRÓLEO

BRUTO

GASOLINA

NAFTA LEVE

QUEROSENE

PARAFINA DESTILADA

AQUECEDOR DE

RESÍDUOS

VÁCUO

DIESEL A VÁCUO LEVE

DIESEL A VÁCUO FORTE

ASFALTO

DIESEL

VAPOR

O novo processo aumentou a produção de produtos especiais de petróleo, em detrimento do

asfalto, que é o último produto refinado, o qual perdeu quase toda a sua viscosidade natural.

Isso significa que, a partir daquele momento, o asfalto para a indústria de pavimentação teve que

receber maiores quantidades de óleos leves e/ou solventes para alcançar a viscosidade

exigida pelas especificações.

CRISE DO PETRÓLEO - ANOS 70

OXIDAÇÃO DO CIMENTO ASFÁLTICOOXIDAÇÃO DO CIMENTO ASFÁLTICO

EXISTEM 3 PRINCIPAIS FATORES RESPONSÁVEIS PELA OXIDAÇÃO DO CIMENTO ASFÁLTICO:

5) O efeito da vazão do vapor que passa pela zona de mistura;

2) A alta temperatura na zona de mistura;

3) A presença de uma alta concentração de oxigênio;

ANÁLISE DE UMA USINA DRUM MIX ANÁLISE DE UMA USINA DRUM MIX (FLUXO PARALELO)(FLUXO PARALELO)

AgregadosAgregados

QueimadorQueimador

Drum Mix - Fluxo Paralelo Drum Mix - Fluxo Paralelo

1) VAZÃO DE VAPOR ATRAVÉS DA ZONA 1) VAZÃO DE VAPOR ATRAVÉS DA ZONA DE MISTURADE MISTURA

Zona de Combustão

Zona de Secagem

Zona de Mistura

Injeção de CAP

Temperatura dos gases: 185°C

Temperatura de Saída da Mistura Asfáltica: 155°C

1) O vapor é formado durante o processo de secagem dos agregados;

2) O fluxo de vapor, indicado pelas linhas vermelhas, cruza a zona de mistura, causando uma destilação fracionada dos óleos leves. O resultado é a perda da flexibilidade e a conseqüente redução da vida do pavimento. Este processo é comumente chamado de Oxidação.

TAMBOR MISTURADOR - FLUXO PARALELOTAMBOR MISTURADOR - FLUXO PARALELO

2) TEMPERATURA2) TEMPERATURA

COMPORTAMENTO DAS TEMPERATURAS EM UM TAMBOR MISTURADOR (FLUXO

PARALELO)

TEMPERATURA MÁXIMA DOS GASES

TEMPERATURA MÍNIMA DOS GASES

TEMPERATURA DA MISTURA

ZONA DE MISTURA

ZONA DE AQUECIMENTO

ZONA DE SECAGEM

ZONA DE DESENVOLVIMENTO

DA CHAMA

TAMBOR MISTURADOR - FLUXO PARALELOTAMBOR MISTURADOR - FLUXO PARALELOO quadro anterior mostra o comportamento da temperatura em uma usina de fluxo Paralelo.

Fica claro que a temperatura da corrente de gás, fluindo através da zona de mistura, apresenta uma temperatura mais elevada do que a temperatura da mistura, e a diferença entre a temperatura da corrente de gás e a da mistura varia de 20 graus Celsius a 70 graus Celsius.

Este diferencial da temperatura tem capacidade para aquecer a temperatura da mistura e o betume, afetando as suas propriedades, evaporando os óleos leves, reduzindo, dessa forma, a flexibilidade do pavimento e encurtando a vida do pavimento construído com esta mistura.

Outra conclusão que podemos tirar do quadro anterior é que o fluxo paralelo não é eficiente termicamente, porque perdemos energia ao aquecer os gases, e não transferimos toda esta energia aos agregados no processo de secagem. É por isso que tempos altas temperaturas dos gases, que podem afetar o cimento asfáltico.

3) OXIGÊNIO3) OXIGÊNIO

TAMBOR MISTURADOR - FLUXO PARALELOTAMBOR MISTURADOR - FLUXO PARALELO

Dentro do tambor Secador temos uma Zona de Combustão, e devido a este fato, o efeito do Oxigênio não é um fator significativo para a análise do processo de Oxidação.

Anos 80:

Verifica-se a decomposição dos componentes líquidosna mistura asfáltica.

A decomposição destes componentes resulta na perda da viscosidade do asfalto, reduzindo a qualidade e

durabilidade dos projetos de pavimentação.

Mistura Externa, uma Nova Tecnologia Mistura Externa, uma Nova Tecnologia Disponível Disponível

As usinas Contra fluxo trouxe soluções e inovações em relação às Usinas Drum Mix, ao mesmo tempo em

que mantiveram os mesmos níveis de custo.

Por causa destas inovações, o conceito de Mistura Externa já está sendo aceito e recomendado em todos os mercados onde existem restrições às

Usinas de Processo Contínuo.

ANÁLISE DE UMA USINA CONTRAFLUXOANÁLISE DE UMA USINA CONTRAFLUXO

1) VAZÃO DE VAPOR ATRAVÉS DA ZONA 1) VAZÃO DE VAPOR ATRAVÉS DA ZONA DE MISTURA ????DE MISTURA ????

Usina Contrafluxo com Misturador Rotativo Usina Contrafluxo com Misturador Rotativo Externo Externo

1) O vapor é formado durante o processo de secagem dos agregados;

2) A vazão de vapor, indicada pelas linhas vermelhas, flui na direção oposta da zona de mistura, evitando todos os danos possíveis ao cimento asfáltico.

2) TEMPERATURA2) TEMPERATURA

Existem 3 Mecanismos de Transferência de Calor:

3) Convexão – Esta é a mais eficiente transferência de calor. Em uma usina contra fluxo, a vazão dos gases flui na direção oposta da zona de mistura e, devido a este fato, o calor não é transferido, por convexão, à zona de mistura.

4) Radiação: Olhando-se para a construção de nosso Tambor Secador, vemos que o anel de reciclagem e o colar (gola) do queimador, virtualmente isolam a câmara de mistura da zona de secagem, e esta construção elimina a transferência de calor das fontes radiativas.

5) Condução: O colar, ou gola, do queimador é fabricado em Aço Inoxidável AISI 310, que possui uma grande resistência às altas temperaturas devido à sua baixa constante de condutividade. A mesma baixa constante explica a razão porque não temos uma forte transferência de calor por condução da zona de secagem para a câmara misturadora.

Olhando-se para os itens mencionados abaixo, fica fácil entender porque a temperatura na câmara de mistura é muito próxima da temperatura da mistura, preservando as propriedades do cimento asfáltico.

Usina Contrafluxo com Misturador Rotativo Usina Contrafluxo com Misturador Rotativo Externo Externo

Características principais:

Emissão de gases à temperaturas mais baixas.

Excelente qualidade da massa produzida, assemelhando-se as Gravimétricas:

a) Dosagem dos Agregados por Pesagem Individual, com pesagem Dinâmica por Células dew Carga em cada Silo e

Sincronismo Controlado por PLC.

b) Equipamento desenvolvido, em função dos problemas apresentados na massa asfáltica, pelas alterações impostas

aos ligantes.

Baixo custo inicial na aquisição, instalação e manutenção.

Configuração compacta.

Usina Contra Fluxo Misturador Externo RotativoUsina Contra Fluxo Misturador Externo Rotativo

Usina Contra Fluxo com Misturador Externo Usina Contra Fluxo com Misturador Externo RotativoRotativo

Comparativo dos Comparativo dos Sistemas de Sistemas de

Mistura.Mistura.

Usinas de AsfaltoUsinas de Asfalto

Sistema de Aletas Dentadas de multi-agitação e avanço

linear.

Sistema de tombamento e

deslocamento por gravidade.

Sistema de batida e deslocamento

circular.

Mistura Contínua.Mistura Contínua.Mistura por Batelada.

Misturador Externo Rotativo

Mistura no tambor.Misturador tipo pug-mill de duplo

eixo.

CONTRA FLUXO COM MISTURA

EXTERNA

FLUXO PARALELO“ BATCH” ou GRAVIMÉTRICA

Usinas de AsfaltoUsinas de Asfalto

GRAVIMÉTRICA DRUM-MIXER CONTRA FLUXO

AMBIENTE

130 – 150ºC

AMBIENTE

150 – 220ºC

AMBIENTE

150 – 160ºC

MISTURA

150 - 165

MISTURA

150 – 170ºC

MISTURA

150 – 165ºC