sistemas de transporte pneumático

CENTRO UNIVERSITÁRIO ESTÁCIO UNIRADIAL UNIDADE SANTO AMARO

Sistema de Transporte Pneumático

CURSO: ENGENHARIA ELÉTRICA

MATÉRIA: PNEUMÁTICA E HIDRAULICA

DATA: 29/11/2.012

ALUNO: Guilherme Amaro ZanfelicceMATRICULA: 200802005351


SUMÁRIO

1. INTRODUÇÃO................................................................................................3

2. TRANSPORTE PNEUMÁTICO FASE DENSA X FASE DILUÍDA..................5

3. VELOCIDADE DO GÁS DE DA PARTÍCULA.................................................9

4. COMPONENTES..........................................................................................114.1 – Misturador de zona fluidizada...............................................................144.1 – Secador / Resfriador.............................................................................174.3 – Misturador Portátil.................................................................................224.4 – Misturador Pneumático.........................................................................224.5 – Filtro tipo Mangas.................................................................................254.6 – Transportadores...................................................................................27

5. APLICAÇÕES...............................................................................................295.1 – Alimentação de Material Ensacado......................................................295.2 – Descarreg. de vagões com sistema de pesagem e distribuição...........305.3 – Descarreg. de silos de estocagem para conjunto de silos diários........305.4 – Sistema de despoeiramento com rosca transportadora existente........315.5 – Descarregamento de vagões e distribuição interna..............................315.6 – Sistema de despoeiramento sem rosca transportadora.......................325.7 – Sistema de descarga de vagões e distribuição interna.........................325.8 – Descarregamento de vagões por vácuo em fase diluída e densa........335.9 – Sistema de mistura e pesagem............................................................335.10 – Transporte e pesagem por lotes.........................................................345.11 – Sistema de distribuição interna...........................................................345.12 – Sistema de distribuição interna e reator pressurizado........................355.13 – Silo misturador com sistema de distribuição interna...........................355.14 – Sistema de distribuição continuo........................................................36

6. BIBLIOGRAFIAS E FONTES........................................................................37

7. ANEXOS.......................................................................................................38Anexo I...........................................................................................................39

2


1. INTRODUÇÃO

O transporte pneumático tem sua aplicação industrial destacada desde o

início do Século XX, devido a algumas de suas características principais: os

baixos custos de manutenção e operação; a grande variabilidade de produtos

transportados; a alta flexibilidade dos projetos, podendo haver o transporte

vertical e/ou horizontal, além de diversos sistemas de alimentação de sólidos.

A utilização do ar para a movimentação de materiais representa

vantagens a este processo se comparado à movimentação mecânica

(elevadores, redler, transportador helicoidal, etc.), pois oferece maior

segurança ao produto uma vez que o mesmo é transportado por meio de

tubulações, onde o ar como fluido possibilita o seu escoamento até o local

desejado.

Fig.1 – Torres de Alimentação de Areia

3


Um projeto adequado deverá prever o tipo de tubulação a ser utilizada,

de acordo com o grau de abrasividade e corrosão possivelmente gerados pela

composição dos materiais. O levantamento criterioso destas características

poderá exigir do projeto a utilização de materiais resistentes como aço inox ou

até mesmo PVC, sendo que os raios de curvatura deverão ser largos com

apossibilidade de "chapas de desgaste" que propiciem sua substituição. O

correto estudo das quantidades e pesos dos materiais, bem como velocidades

e pressões nos dutos são indispensáveis para o sucesso do funcionamento.

Fig.2 – Sistema de Transporte Pneumático para negro de fumo

4


2. TRANSPORTE PNEUMÁTICO FASE DENSA X FASE DILUÍDA

O transporte pneumático em fase densa pode ser o método mais

confiável e eficiente para a manipulação de uma grande variedade de sólidos

secos a granel.

A definição de transporte pneumático em fase densa significa uma

pequena quantidade de ar para movimentar uma grande quantidade de sólidos

a granel de forma pulsante, em porções através da linha de transporte, sendo

um processo similar à extrusão.

Fig.3 – Linhas múltiplas de transporte de fase densa

5


Os sistemas pneumáticos em fase diluída utilizam grande quantidade de

ar para remover quantidades relativamente pequenas de material em

suspensão a altas velocidades. A fase densa tem a vantagem de empurrar

eficientemente uma concentração muito mais densa de material sólido a

velocidades relativamente baixas (1,5 a 10 m/s) através da linha de transporte,

o que resulta em uma manipulação mais delicada dos sólidos altamente

abrasivos que não toleram degradação. Para muitos materiais frágeis, granulares ou

cristalinos, não existe processo mais adequado.

Fig.4 – Sistema de vácuo de alta velocidade transportando negro de fumo

6


O transporte pneumático em fase densa é:

Eficiente em consumo de energia e mão de obra.

Confiável, devido às poucas partes móveis e menor desgaste do

sistema;

Flexível, permitindo instalações de sistemas completos em espaços

bem reduzidos ou cheios por sistemas mecânicos, com interrupções

mínimas em seu programa de produção.

Os materiais tipicamente transportados são:

Alumina, óxido de alumínio, alimento para bebês, argila, barita, bauxita,

bentonita, bórax, carbonato de cálcio, cloreto de cálcio, negro de fumo,

cimento, café (cru, torrado, moído), detergente, feldspato, carvão, farinha,

cinza, fluorita, areia, mistura para vidro, caco de vidro, gesso, óxido de ferro,

caulim, cianita, calcário, magnésio, leite em pó, amendoim, resina de PVC, sal,

sílica, barrilha, sulfato de sódio, metal, enxofre, açúcar, dióxido de titânio e

muito mais.

Os primeiros sistemas de transporte pneumático em fase densa eram,

simplesmente, um recipiente e uma linha de transporte, alguns sistemas ainda

são. Nestes sistemas, todo o ar requerido para retirar o material do recipiente e

vencer a fricção na linha de transporte é adicionado no recipiente. Esses

sistemas mais primitivos têm graves pontos negativos, dentre eles,

principalmente, a reduzida eficiência já que precisam de maiores volumes de ar

e estão limitados a transportar menores lotes de material, além do mais, as

grandes quantidades de ar que devem ser introduzidas nesses sistemas para

7


evitar entupimento levam ao aumento da velocidade de transporte. Essa

velocidade provoca alguns dos muitos problemas que os sistemas em fase

densa foram desenvolvidos para evitar (maior abrasão e/ou degradação do

produto). Nos sistemas mais modernos, só é introduzido o volume de ar

necessário para levar o produto até a linha, em densidade máxima. Depois que

o material começa a movimentar-se na linha é adicionado apenas o ar

necessário para superar o atrito na linha de transporte à medida que ela ocorre.

A fricção pode aumentar dentro do sistema por várias razões, como por

exemplo, numa curva na linha de transporte ou numa mudança nas

características do produto.

8


3. VELOCIDADE DO GÁS DE DA PARTÍCULA

Temos que ter cuidado na definição das velocidades do gás e da

partícula e na velocidade relativa entre eles, a velocidade relativa ou de

deslizamento. Os termos que freqüentemente são usados livremente na

literatura são definidos abaixo.

O termo velocidade superficial também é usado comumente. A

velocidade superficial do gás é definida como:

Ufs = [vazão volumétrica do gás] / [área da seção reta do tubo] = Qf / A

A velocidade superficial das partículas é definida como:

Ups=[vazão volumétrica de sólidos] / [área da seção reta do tubo]=Qp/A

Onde o subscrito "s" denota superficial e os subscritos "f" e "p" se

referem ao fluido e as partículas respectivamente. A fração da área transversal

disponível do tubo para o fluxo de gás normalmente é assumida ser igual à

fração de volume ocupada pelo gás, quer dizer, a porosidade ou fração de

vazios . A fração da área do tubo disponível para o fluxo de sólidos é,

portanto, (1 - ).

E assim, a velocidade real do gás, é:

Uf = Qf / [A ]

E a velocidade real da partícula:

Up = Qp / [A (1 - )]

9


Assim, as velocidades superficiais são relacionadas às velocidades reais

pelas equações:

Uf = Ufs /

Up = Ups / (1 - )

É prática comum, quando lidamos com fluidização e com transporte

pneumático, usar simplesmente o símbolo U para denotar a velocidade

superficial do fluido. Também, de acordo com a prática comum, o símbolo G

será usado para denotar o fluxo de massa de sólidos, quer dizer, G = Mp / A,

onde Mp é a taxa de fluxo de massa de sólidos.

A velocidade relativa entre partícula e fluido Urel é definida como:

Urel = Uf – Up

Esta velocidade freqüentemente também é chamada a "velocidade de

deslizamento" USLIP.

Freqüentemente se considera que, no fluxo vertical de fase diluída, a

velocidade de deslizamento é igual à velocidade terminal de única partícula,

UT.

4. COMPONENTES

10


Abaixo segue todos os componentes que compõem um projeto de um

sistema de transporte pneumático e características de algumas peças.

11


12


13


4.1 – Misturador de zona fluidizada

O Bella Misturador de Zona Fluidizada produzido pela Dynamic Air

apresenta um projeto original que alcança uma mistura rápida, eficiente e

precisa para sólidos secos a granel ou para misturas de líquidos e sólidos.

Independentemente da granulometria, forma ou peso específico, os materiais

são misturados com uma ação rápida, eficiente e suave. A baixa velocidade de

rotação dos eixos evita a existência de zonas mortas gerando baixo atrito sem

cisalhamento do material. Isto torna este equipamento ideal para processar

materiais frágeis que não toleram manuseio grosseiro. Mesmo flocos ou

materiais de sistemas de secagem por spray permanecem intactos.

Versátil para adição de líquidos

Líquidos podem ser adicionados em vazões muito superiores às

normalmente permitidas, garantindo máxima exposição da superfície de

contato para perfeita dispersão na mistura. Líquidos com uma grande faixa de

viscosidade podem ser dispersos na mistura sendo adicionados em forma de

spray, gotejados ou dosados. A granulometria do material sólido determina

14


vazão e o método de adição de líquido. No misturador Bella você pode

adicionar pequenas quantidades de pó ou fibras, pequenas quantidades de

líquidos, gordura sólida ou líquida, ou líquidos com alta viscosidade. Você

pode, também, tingir partículas, pellets ou aglomerados no misturador.

Como Funciona

O Misturador Bella é composto de dois tambores idênticos, que possuem

dois agitadores que giram em sentido oposto. As pás dos agitadores são

fixadas nos eixos de forma intercalada e com ângulos específicos. Elas se

sobrepõem no centro do misturador, varrem completamente o fundo dos

tambores e permitem a partida do misturador a plena carga (fig.A). O material

movimenta-se na horizontal em sentido anti-horário no perímetro enquanto, na

região central, se movimenta da esquerda para a direita e vice-versa (fig.B).

Fig. A Fig. B

O material na Zona B (fig.A) está em seu estado gravimétrico normal,

enquanto está sendo deslocado e espalhado. Na Zona A é criada uma zona de

ausência de peso, que eleva efetivamente os ingredientes, permitindo que se

movam livre e aleatoriamente, não importando o tamanho ou densidade da

partícula. Assim, a interação das duas zonas se torna altamente eficiente, com

cada partícula se movimentando rapidamente para uma mistura altamente

15


homogênea, a chave da tecnologia do misturador Bella para uma mistura

rápida e precisa.

Opções

Adição de Líquidos - Barra Distorsora de Fluxo (BDF)

Quando adicionamos líquidos em materiais que tendem a aglomerar,

uma barra para dispersão de fluxo é utilizada para aumentar a performance do

sistema. Esta consiste em um eixo com vários pinos montados próximos uns

dos outros, que giram em alta rotação de forma a criar uma cortina móvel de

material sobre as pás durante a mistura para máxima exposição ao spray de

líquido. Isto aumenta a uniformidade do produto e a dispersão do spray líquido.

Um grau de enchimento de 140% da capacidade nominal do batch é

normalmente requerido.

16


Mistura com o Sistema de Moagem por Pinos (SMP)

Quando um alto cisilhamento é necessário, emprega-se o uso do

Sistema de Moinhos de Pinos (PIN MILL SYSTEM). Ele consiste em duas

barras de rotação ultra-rápida com pinos. O sistema é utilizado para introduzir

cisilhamento no material durante a mistura, para moer granulados leves e os

aglomerado que estiverem presentes. Um grau de enchimento de 140% de

capacidade nominal do batch é normalmente requerido.

4.1 – Secador / Resfriador

17


O Secador/Resfriador Bella oferece um método altamente eficiente de

resfriar pós, granulados e bolos de filtro. A elevadíssima velocidade de mistura

do Secador/Resfriador Bella faz dele um aquecedor ou resfriador ideal, desde

que o processo de secagem ou resfriamento é simplesmente a misturar ar

quente ou frio para aquecer ou resfriar com o material a processar. Quanto

melhor o misturador, melhor o secador.

Sendo o Bella um dos mais rápidos misturadores existentes para

produzir misturas de pós secos e granulados, quando utilizado para secar ou

resfriar se torna altamente eficiente proporcionando elevada economia

energética com grande impacto na diminuição do custo operacional.

Adicionalmente, a delicada ação das palhetas agitadoras permite

produzir um material de textura uniforme, umidade e tamanho de partículas

uniforme.

Com os conjuntos de pás girando em sentido contrário, as zonas mortas

são eliminadas, pois cada partícula que está em secagem ou resfriamento fica

em constante movimento e em diferentes direções. O material nunca fica

parado, aumentando assim o tempo total de exposição ao ar de aquecimento

18


ou resfriamento, elevando o desempenho e a eficiência. Assim o ar de

aquecimento ou resfriamento pode circular livremente entorno de cada

partícula de material enquanto encontra-se suspenso na zona de ausência de

peso criando pela aceleração imposta ao material pelos agitadores na região

central do Bella, através do qual o ar é forçado a passar antes de ser liberado.

Este processo também maximiza a superfície total do produto que é exposta ao

ar quente ou frio, aumentando assim a eficiência térmica. O processo de

secagem evolui naturalmente até uma evaporação isométrica (adiabática) com

eficiência térmica de até 80%. Desta forma, menores volumes de ar são

necessários.

O Secador/Resfriador Bella pode ser usado para secagem, resfriamento,

mistura, pulverização e aglomeração em um único equipamento.

Como funciona

O Secador/Resfriador Bella conta com dois agitadores paralelos que

giram em sentidos opostos. As palhetas dos agitadores são fixadas nos eixos

de forma intercalada e com ângulos específicos. As palhetas varrem

completamente o fundo dos tambores. O material dentro do misturador gira no

sentido anti-horário no perímetro externo enquanto, na região central, se

movimenta da direita para esquerda e vice-versa (fig. 1). O ar quente ou frio

penetra pelo topo do secador/resfriador ao longo das regiões B e C, descendo

na direção dos agitadores em movimento, permeando e envolvendo o material

de fora da área de ausência de peso.

O material na zona B e C (fig. 2) está sendo transportado, distribuído e

mecanicamente fluidizado. Na zona A, a aceleração impostas às partículas

19


podem se mover de forma livre e aleatória (randômica) completamente,

misturando-se de forma intensa com o ar frio ou quente. Desta forma atingimos

um contato máximo entre o ar quente ou frio para obter máxima eficiência.

Fig.1 Fig.2

Vantages

- Melhora as características do material

- Excelentes taxas de transferência de calor

- Alta eficiência térmica

- Capacidade de mistura adicional

- Sem estagnação de material

- Tempo mínimo de exposição

- Temperaturas de operação de -101° C à 482° C

- Suave agitação baixo cisalhamento

- Portas de fácil acesso

- Baixa manutenção requerida

- Baixo consumo de energia

- Operação contínua ou por carga (batch)

20


Procedimento no Aquecimento/ Secagem/ Resfriamento

A temperatura do ar pode ser tão alta ou tão baixo quanto o produto

permitir para manter o tempo de resfriamento ou secagem ao mínimo. Uma vez

que o processo tenha iniciado, a temperatura do produto sobe para a

temperatura máxima determinada.

A temperatura da exaustão do ar será ligeiramente mais alta ou baixa do

que a temperatura do produto e isso é uma prova da eficiência do secador. A

relação próxima entre a temperatura da exaustão de ar e a temperatura do

produto esta em, quanto maior a temperatura, maior a eficiência do processo.

A secagem depende de quatro parâmetros: ar/fluxo de gás, temperatura,

umidade relativa e eficiência. O Bella secador otimiza esses parâmetros e

produz rapidamente a umidade atingindo o nível desejado.

Aplicações

- Redução de peso

- Redução do volume

- Recuperação

- Separação de líquidos e sólidos

- Desidratação

- Resfriamento/secagem de areia de fundição removida

- Esterilização de produto

- Cristalização de PET

- Secagem de compostos orgânicos e inorgânicos

- Secagem de detergente em pó

- Secagem de leite em pó

- E muito mais

21


4.3 – Misturador Portátil

O misturador portátil para laboratório Bella B-20-XN é fabricado em aço

inoxidável 304, conta com bicos injetores de líquidos, controle de mistura via

painel PLC, múltiplas entradas de materiais, barra de distorção, e tampa

acrílica de abertura rápida.

4.4 – Misturador Pneumático

Mistura grandes batches

O misturador pneumático Blendcon é um dos misturadores mais rápidos

e eficientes disponíveis para misturar grandes batches de materiais secos à

22


granel. Usualmente demora apenas 5 minutos para misturar um batch de 10m³

e pode homogeneizar lotes de até 200 toneladas.

Produzindo grandes batches, uniformes e homogêneos, o misturador

pneumático Blendcon simplifica o manuseio, o controle de qualidade e aumenta

a produtividade.

Mistura rápida e homogênea

O misturador pneumático Blendcon utiliza ar comprimido para elevar,

girar e tombar materiais secos, utilizando a grande energia cinética liberada

quando o ar comprimido se expande rapidamente até atingir a pressão

atmosférica. O ar comprimido é injetado de forma pulsante no material, num

movimento circular ascendente. Este método de mistura é tão efetivo, que são

necessários poucos pulsos para completar o ciclo de mistura.

A mistura é rápida e completa. A relação potência consumida versos

material misturado é muito baixa, resultando em elevada eficiência.

A válvula do cone de descarga ajuda a eliminar pontos mortos durante a

mistura e reduz substancialmente a segregação durante a descarga. Não há

braços nem lâminas misturadoras sujeitas ao desgaste ou entupimento,

tornando o misturador pneumático Blendcon ideal para misturar materiais

abrasivos que poderiam encurtar a vida útil de um misturador convencional.

Melhor limpeza entre batches

As superfícies internas lisas do tanque evitam a aderência de material.

Não há lâminas, tubos ou palhetas que retenham o material, facilitando a

limpeza entre diferentes batches.

Controle variável de mistura

23


A ação e intensidade da misturada são controladas pela duração,

freqüência dos pulsos, pela pressão e volume do ar. Essas variáveis são

totalmente ajustáveis para atingir resultados ótimos em sua aplicação

específica.

Fácil Instalação

A cabeça misturadora Blendcon pode ser instalada num silo existente ou

encomendada juntamente com um silo específico para sua aplicação.

Características

Mistura rápida, suave e homogênea

Maior facilidade de limpeza do silo

Cone anti-segregante

Controle de mistura variável

Mistura materiais abrasivos

Baixo consumo de energia

Utiliza ar comprimido

Baixo cisalhamento

24


4.5 – Filtro tipo Mangas

Coletor de Pó e Ventilação em Qualquer Vaso

O Coletor de Pó/ Ventilação Modu-Kleen é projetado para silos

ventilados, silos de estocagem, misturadores, sistemas de transporte

pneumático de qualquer tipo, ou qualquer outro dispositivo que pode conter ou

controlar partículas. Ele pode atender os códigos de poluição de ar mais

restritos. O Coletor de Pó/ Ventilação Modu-Kleen é controlado eletronicamente

e é auto-limpante para mínima manutenção.

Cone com difusor melhora a eficiência do filtro

Construído como uma parte integrante da gaiola, o cone com difusor

direciona uma onda de ar para baixo por toda a bolsa durante o ciclo de

limpeza. Esta onda melhora a eficiência do Coletor de Pó/ Ventilação Modu-

Kleen quando comparado com outro coletor de pó tipo "bin vent" que dirige a

onda somente em uma porção da bolsa. Os cartuchos do filtro são limpos um

25


de cada vez, então o Coletor de Pó/ Ventilação Modu-Kleen Série 250 pode

operar continuamente. Não há necessidade de desligá-lo para a limpeza.

Características

Braçadeira das bolsas de lançamento rápido

Temporizador seqüencial

Grade de arame debaixo das bolsas para segurança

Resistente, construção reforçada

Fácil instalação das bolsas e gaiolas

Mais de 99% de eficiência

Utilização de 100% da bolsa pelo cone com difusor

Compressor de ar disponível para uso padrão

Alta razão tecido / ar

Baixa manutenção

Adaptadores para exaustor por pressão negativa e/ou múltiplos

pontos escolhidos

26


4.6 – Transportadores

Os Transportadores J e JT são desenvolvidos para armazenar um

volume específico de material a ser transportado. A dimensão é apropriada à

aplicação de sistema específico com relação à distância da linha de transporte,

taxa de transporte, velocidade de transporte, e eficiência do ar. O fundo cônico

de 60° do Transportador Modelo J e os 45° do fundo cônico do Transportador

Modelo JT facilitam a saída do material para alcançar ótima eficiência. E são

geralmente projetados para transporte em alta pressão (acima de 15psig) tanto

que os materiais granulados são alimentados de maneira uniforme na linha de

transporte para valores de performance predeterminados.

Máxima Eficiência

A injeção adequada de ar comprimido pelos injetores com volume e

pressão controlada, permite que somente a quantidade adequada de ar

comprimido seja inserida ao transportador necessário para o transporte. Eles

são projetados para criar controlada e eficiente descarga, livre de problemas, e

27


melhor relação de transporte e volume de ar para maximizar a eficiência a

confiabilidade.

Características Gerais

Saídas Rotativas

Bicos injetores de ar

Fundo cônico de 45° ou 60°

Certificado PED/ASME

Certificado do Conselho Nacional (Americano)

Baixa Manutenção

Poucas peças móveis

Funcionamento Silencioso

Construção reforçada

28


5. APLICAÇÕES

Abaixo serão listadas algumas aplicações praticas deste tipo de

transportador em vários tipos de industrias.

5.1 – Alimentação de Material Ensacado

29


5.2 – Descarreg. de vagões com sistema de pesagem e distribuição

5.3 – Descarreg. de silos de estocagem para conjunto de silos diários

30


5.4 – Sistema de despoeiramento com rosca transportadora existente

5.5 – Descarregamento de vagões e distribuição interna

31


5.6 – Sistema de despoeiramento sem rosca transportadora

5.7 – Sistema de descarga de vagões e distribuição interna

32


5.8 – Descarregamento de vagões por vácuo em fase diluída e densa

5.9 – Sistema de mistura e pesagem

33


5.10 – Transporte e pesagem por lotes

5.11 – Sistema de distribuição interna

34


5.12 – Sistema de distribuição interna e reator pressurizado

5.13 – Silo misturador com sistema de distribuição interna

35


5.14 – Sistema de distribuição continuo

36


6. BIBLIOGRAFIAS E FONTES

http://www.dynamicair.com/br/

http://www.transportedegraneis.ufba.br/Apostila/CAP8_TP.pdf

37


7. ANEXOS

Anexo I – Catálogo Dynamic Air

38


Anexo I

Catálogo Dynamic Air

39

sistemas de transporte pneumático

Documents