FRAGMENTAÇÃO FRAGMENTAÇÃO DE SÓLIDOS DE SÓLIDOS

FRAGMENTAÇÃO DE SÓLIDOSFRAGMENTAÇÃO DE SÓLIDOS Operação unitária que tem por objetivo Operação unitária que tem por objetivo

reduzir o tamanho dos fragmentos de reduzir o tamanho dos fragmentos de determinado material (matéria-prima ou determinado material (matéria-prima ou produto final).produto final).

Também é usado o termo cominuição Também é usado o termo cominuição para redução de tamanho e inclui para redução de tamanho e inclui processos como esmagar, moer, picar, processos como esmagar, moer, picar, porcionar (porcionar (dicingdicing

FRAGMENTAÇÃO DE SÓLIDOSFRAGMENTAÇÃO DE SÓLIDOS Os termos usualmente empregados estão Os termos usualmente empregados estão

relacionados a uma aplicação particular, por exemplo: relacionados a uma aplicação particular, por exemplo: moer cereais, picar carne de boi, porcionar moer cereais, picar carne de boi, porcionar tubérculos, ou triturar temperos. tubérculos, ou triturar temperos.

EXEMPLOSEXEMPLOS...... MoagemMoagem de cristais para facilitar sua de cristais para facilitar sua

dissolução (lixiviação), dissolução (lixiviação), BritamentoBritamento e moagem de combustíveis sólidos e moagem de combustíveis sólidos

antes da queimaantes da queima CorteCorte da madeira antes do cozimento na da madeira antes do cozimento na

produção de celulose.produção de celulose.

FRAGMENTAÇÃO DE SÓLIDOSFRAGMENTAÇÃO DE SÓLIDOS Na indústria de processamento de alimentos...Na indústria de processamento de alimentos... O processo deO processo de moagemmoagem é utilizado na produção é utilizado na produção

de farinha de trigo e centeio.de farinha de trigo e centeio. Sementes oleaginosas são Sementes oleaginosas são trituradastrituradas e e

prensadas para acelerar a extração do óleo com prensadas para acelerar a extração do óleo com solventes e produção de farinha. solventes e produção de farinha.

Os moinhos de martelo são usualmente Os moinhos de martelo são usualmente empregados na produção de farinha de empregados na produção de farinha de mandioca, batata entre outras.mandioca, batata entre outras.

O açúcar e sal são moídos para obtenção de O açúcar e sal são moídos para obtenção de um produto mais fino.um produto mais fino.

..........

OBJETIVOS DA REDUÇÃO DE TAMANHOOBJETIVOS DA REDUÇÃO DE TAMANHO

a) Aumentar as superfícies: (Reações químicas; a) Aumentar as superfícies: (Reações químicas; Extração; Secagem) Extração; Secagem)

b) Diminuir o tamanho para separar dois ou mais b) Diminuir o tamanho para separar dois ou mais constituintes: constituintes:

c) Modificar propriedades de um material: Ex: c) Modificar propriedades de um material: Ex: Reatividade química; Cor (intensidade); especificação Reatividade química; Cor (intensidade); especificação de produtos comerciais.de produtos comerciais.

d) Mistura mais íntima entre dois sólidos: Ex: produtos d) Mistura mais íntima entre dois sólidos: Ex: produtos farmacêuticos em pó. farmacêuticos em pó.

e) Auxiliar em outras etapas de utilização do produto...e) Auxiliar em outras etapas de utilização do produto...

FRAGMENTAÇÃO DE SÓLIDOSFRAGMENTAÇÃO DE SÓLIDOS Forças comumente usadas são:Forças comumente usadas são: Compressão; Compressão; Impacto; Impacto; Atrito (abrasão); Atrito (abrasão); Corte e/ou dilaceramento. Corte e/ou dilaceramento. Os equipamentos podem funcionar Os equipamentos podem funcionar

empregando um ou mais tipos de empregando um ou mais tipos de atuação da força simultaneamente. atuação da força simultaneamente.

FRAGMENTAÇÃO DE SÓLIDOSFRAGMENTAÇÃO DE SÓLIDOS Classificação de equipamentosClassificação de equipamentos 1 - Britadores1 - Britadores: fragmentação de : fragmentação de

partículas de tamanho grande para partículas de tamanho grande para médio; médio;

2 - Trituradores2 - Trituradores: para partículas de : para partículas de tamanhos médios; tamanhos médios;

3 - Moinhos3 - Moinhos: redução de partículas : redução de partículas médias a pós finos. médias a pós finos.

FRAGMENTAÇÃO DE SÓLIDOSFRAGMENTAÇÃO DE SÓLIDOS Classificaçao por tamanho...Classificaçao por tamanho...

Pós Pós Partículas de 1 µm até 0,5 mm Partículas de 1 µm até 0,5 mm Sólidos granulares Sólidos granulares Partículas de 0,5 a 10 Partículas de 0,5 a 10

mmmm Blocos pequenos Blocos pequenos Partículas de 1 a 5 cm. Partículas de 1 a 5 cm. Blocos médios Blocos médios Partículas de 5 a 15 cm. Partículas de 5 a 15 cm. Blocos grandes Blocos grandes Partículas > 15 cm. Partículas > 15 cm.

PROPRIEDADES DOS SÓLIDOSPROPRIEDADES DOS SÓLIDOS

Dureza:Dureza: afeta o consumo de energia e o desgaste da máquina... afeta o consumo de energia e o desgaste da máquina...Estrutura:Estrutura: materiais granulares X materiais fibrosos... materiais granulares X materiais fibrosos...Conteúdo de umidade:Conteúdo de umidade: verifica-se que os materiais não fluem bem verifica-se que os materiais não fluem bem

se contiverem de 5 a 50% de umidadese contiverem de 5 a 50% de umidadeResistência ao Esmagamento:Resistência ao Esmagamento: a potência necessária proporcional à a potência necessária proporcional à

resistência do materialresistência do materialFriabilidade:Friabilidade: é a sua tendência a fraturar-se durante o é a sua tendência a fraturar-se durante o

manuseamento normal. manuseamento normal. Empastamento:Empastamento: um material pegajoso tenderá a entupir o um material pegajoso tenderá a entupir o

equipamento de moagem...equipamento de moagem...Tendência para escorregamento (fluidez):Tendência para escorregamento (fluidez): relacionada ao valor do relacionada ao valor do

coeficiente de atrito da superfície do material. coeficiente de atrito da superfície do material.

FRAGMENTAÇÃO DE SÓLIDOSFRAGMENTAÇÃO DE SÓLIDOS xx

FRAGMENTAÇÃO DE SÓLIDOSFRAGMENTAÇÃO DE SÓLIDOS Nos trituradores de rolos Nos trituradores de rolos

dois ou mais cilindros de dois ou mais cilindros de aço giram em sentido aço giram em sentido contrário de forma que contrário de forma que as partículas as partículas alimentadas são alimentadas são comprimidas entre comprimidas entre eles... usados na eles... usados na moagem de trigo e no moagem de trigo e no refino de chocolate... refino de chocolate...

http://img.directindustry.comhttp://img.directindustry.com

Moinho de martelosMoinho de martelos um moinho de martelosum moinho de martelos opera principalmente poropera principalmente por impacto do material comimpacto do material com os martelos...os martelos... Os martelos podem serOs martelos podem ser substituídos por facas,substituídos por facas, ou outro dispositivo ...ou outro dispositivo ...

http://www.silverstarengineers.com/silver_im/Hammer-mill-working-princip.jpghttp://www.silverstarengineers.com/silver_im/Hammer-mill-working-princip.jpg

FRAGMENTAÇÃO DE SÓLIDOSFRAGMENTAÇÃO DE SÓLIDOS No moinho de disco um No moinho de disco um

dos discos sulcados é dos discos sulcados é pode ser fixo e o outro pode ser fixo e o outro gira em alta velocidade... gira em alta velocidade...

A distância entre os A distância entre os discos é ajustável..discos é ajustável..

Os discos podem girar Os discos podem girar em direções opostas, em direções opostas, proporcionando um proporcionando um maior cisalhamento...maior cisalhamento...

http://www.pallmannpulverizers.comhttp://www.pallmannpulverizers.com

FRAGMENTAÇÃO DE SÓLIDOSFRAGMENTAÇÃO DE SÓLIDOS No moinho de rebolo a No moinho de rebolo a

moagem é realizada moagem é realizada entre duas pedras entre duas pedras horizontais pesadas horizontais pesadas circulares circulares

Uma das pedras é fixa e Uma das pedras é fixa e a outra gira em torno de a outra gira em torno de seu eixo. seu eixo.

O material é alimentado O material é alimentado por cima, através de um por cima, através de um furo central na pedra furo central na pedra superior, sendo moído superior, sendo moído por atrito entre as duas por atrito entre as duas pedras...pedras...

http://www.millsofireland.org/images/stonehttp://www.millsofireland.org/images/stone%20detail.jpg%20detail.jpg

Moinho de reboloMoinho de rebolo Usa-se para moer Usa-se para moer

cereais, pigmentos, cereais, pigmentos, produtos farmacêuticos, produtos farmacêuticos, cosméticos, cortiça e cosméticos, cortiça e mica. Algumas mica. Algumas aplicações são a aplicações são a moagem de trigo, bem moagem de trigo, bem como a moagem úmida como a moagem úmida de milho para remoção de milho para remoção do amido. do amido.

http://www.norfolkmills.co.ukhttp://www.norfolkmills.co.uk

FRAGMENTAÇÃO DE SÓLIDOSFRAGMENTAÇÃO DE SÓLIDOS O moinho de O moinho de

tombamento (tombamento (tumbling tumbling millmill) é um moinho de ) é um moinho de bolas. O material do bolas. O material do cilindro é usualmente cilindro é usualmente aço e as bolas aço e as bolas empregadas para empregadas para moagem podem ser de moagem podem ser de aço, porcelana ou pedra. aço, porcelana ou pedra. O moinho gira sob seu O moinho gira sob seu eixo horizontal em eixo horizontal em velocidade baixa ...velocidade baixa ...

http://www.theballmill.comhttp://www.theballmill.com

LEIS DE DIVISÃO DE LEIS DE DIVISÃO DE SÓLIDOSSÓLIDOS

Duas leis empíricas, a de Rittinger e a de Kick, Duas leis empíricas, a de Rittinger e a de Kick, Lei semi-teórica mais recente... De Bond.Lei semi-teórica mais recente... De Bond.

As três equações podem ser obtidas para fins As três equações podem ser obtidas para fins didáticos a partir da equação diferencial que didáticos a partir da equação diferencial que relaciona o trabalho elementar necessário para relaciona o trabalho elementar necessário para fragmentar a unidade de massa do sólido (dw) fragmentar a unidade de massa do sólido (dw) com a variação de tamanho (dD). com a variação de tamanho (dD).

FRAGMENTAÇÃO DE SÓLIDOSFRAGMENTAÇÃO DE SÓLIDOS Lei de Rittinger; n =2 Lei de Rittinger; n =2 Lei de Kick; n = 1Lei de Kick; n = 1 Lei de Bond; n = 1,5 Lei de Bond; n = 1,5

nDdDKdw

FRAGMENTAÇÃO DE SÓLIDOSFRAGMENTAÇÃO DE SÓLIDOS

LEI DE RITTINGERLEI DE RITTINGER Substituindo n=2,0 e integrando entre os limites D1 e Substituindo n=2,0 e integrando entre os limites D1 e

D2...D2...

K - depende do tipo de máquina e do material (obtido K - depende do tipo de máquina e do material (obtido experimentalmente em cada situação estudada)experimentalmente em cada situação estudada)

C - capacidade do britador ou moinho (t/h) C - capacidade do britador ou moinho (t/h) DD11 e D e D22 - diâmetro da alimentação e do produto - diâmetro da alimentação e do produto

12

11DD

KCW

FRAGMENTAÇÃO DE SÓLIDOSFRAGMENTAÇÃO DE SÓLIDOS

LEI DE KICKLEI DE KICK Substituindo...Substituindo...

m = (D1/D2)m = (D1/D2) C - capacidade do britador ou moinho (t/h) C - capacidade do britador ou moinho (t/h) D - diâmetro da partículaD - diâmetro da partícula

2

1ln*DD

Kw

)ln(** mCKW

FRAGMENTAÇÃO DE SÓLIDOSFRAGMENTAÇÃO DE SÓLIDOS

LEI DE BOND: LEI DE BOND: Substituindo n=1,5 Substituindo n=1,5 temos...temos...

2K = 2K = 10 wi10 wi (work index) (work index)wiwi – – é a energia necessária para reduzir a unidade de é a energia necessária para reduzir a unidade de

peso do material desde um tamanho bastante grande peso do material desde um tamanho bastante grande até um tamanho no qual 80% do material passe em até um tamanho no qual 80% do material passe em uma peneira de 100uma peneira de 100m.m.

12

112DD

Kw

FRAGMENTAÇÃO DE SÓLIDOSFRAGMENTAÇÃO DE SÓLIDOS

Temos que w = wiTemos que w = wi O O work indexwork index do material varia com a natureza do sólido. do material varia com a natureza do sólido.

mD

ww i11100

2

100 e 2 Dm

FRAGMENTAÇÃO DE SÓLIDOSFRAGMENTAÇÃO DE SÓLIDOS

LEI DE BONDLEI DE BOND

D1 e D2 – diâmetros médios da alimentação e do produto, D1 e D2 – diâmetros médios da alimentação e do produto, respectivamente (cm)respectivamente (cm)

C - capacidade em t/h C - capacidade em t/h wi – em kW.h/t wi – em kW.h/t kk = 0,134 para W em hp = 0,134 para W em hp

kk = 0,10 para W em kW = 0,10 para W em kW

12

11**DD

wCkW i

http://lamarguerite.files.wordpress.com/2009/02/nanomaterials-in-http://lamarguerite.files.wordpress.com/2009/02/nanomaterials-in-food-additives.jpgfood-additives.jpg

http://lamarguerite.files.wordpress.com/2009/02/http://lamarguerite.files.wordpress.com/2009/02/nanofood.jpgnanofood.jpg

http://www.nano.org.uk/news/http://www.nano.org.uk/news/images/imageJ1255097374.jpgimages/imageJ1255097374.jpg

Site sugeridoSite sugerido http://www.fitzmill.com/http://www.fitzmill.com/

Material disponível no site Material disponível no site www.enq.ufsc.br/mullerwww.enq.ufsc.br/muller

Bom final de semana............Bom final de semana............