Trab. Transportes de Materiais

UNIVERSIDADE ESTADUAL DO OESTE DO PARAN

CENTRO DE ENGENHARIAS E CINCIAS EXATAS

CURSO DE ENGENHARIA QUMICA

DISCIPLINA: PROCESSOS DA INDSTRIA QUMICA

TRANSPORTE DE MATERIAIS

Toledo - PR

Abril, 2015

ii

UNIVERSIDADE ESTADUAL DO OESTE DO PARAN

CENTRO DE ENGENHARIAS E CINCIAS EXATAS

CURSO DE ENGENHARIA QUMICA

DISCIPLINA: PROCESSOS DA INDSTRIA QUMICA

Bruna Cristina Gonalves

Bruna Lariane de Medeiros

Isabella Cristina Dall Oglio

TRANSPORTE DE MATERIAIS

Trabalho acadmico

apresentado como mtodo de

avaliao parcial da disciplina de

Processos da Indstria Qumica do

curso de Engenharia Qumica da

instituio de ensino UNIOESTE -

Universidade Estadual do Oeste do

Paran.

Profa:Dra. Tatiana Rodrigues

Baumgartner.

Toledo- PR

Abril, 2015

3

SUMRIO

1. INTRODUO ............................................................................ 4

1.1. Transporte de materiais ........................................................... 4

2. DESENVOLVIMENTO ................................................................. 7

2.1. Equipamentos para deslocar slidos ....................................... 7

2.2. Equipamentos para deslocar lquidos.................................... 34

2.3. Equipamentos para deslocar gases ...................................... 38

3. REFERNCIAS BIBLIOGRFICAS .......................................... 46

4

1. INTRODUO

1.1. Transporte de materiais

Uma boa fatia dos custos de produo atribuda ao transporte de

materiais dentro da empresa, no abastecimento das linhas de produo, no

armazenamento de matria primas e materiais em processo. Os dos

transportes externos dos fornecedores e os de distribuio at o consumidor

tambm oneram o custo final do produto. Portanto, um bom planejamento e

uma boa administrao de transportes buscam uma utilizao econmica e

adequada de equipamentos, materiais, energias, combustveis, espao e mo

de obra.

necessrio determinar o melhor mtodo do ponto de vista econmico e

tcnico para a movimentao de materiais, considerando as condies

particulares de cada operao. O melhor mtodo escolhido passa a constituir o

padro. Devem-se padronizar os mtodos de trabalho e o tipo de equipamento.

Cada caso de movimentao interna exige uma tcnica adequada que ser

funo de:

Natureza do material (gro, pea, p, lquido, gs);

Distncia a ser percorrida (diretamente ligada ao consumo de

combustveis, energia e peas de desgaste);

Condies ambientais (temperatura, umidade, piso, espao);

Custo de mo de obra;

Custo do equipamento a utilizar (uso, amortizao e

manuteno);

Grau de urgncia;

Grau de segurana, dentre outras.

A prtica e a experincia acumulada consagraram mtodos

padronizados para a maioria dos problemas de movimentao. O setor

industrial de fornecimento de equipamentos de transporte oferece um universo

de tipos de mquinas e equipamentos, e se mostra acessvel para sugestes e

adaptaes aos projetos de melhorias em transporte.

5

essencial planejar um fluxo contnuo e progressivo de materiais e

reduzir ao mnimo as distncias a serem percorridas pelos equipamentos de

transporte bem as vrias formas geomtricas de fluxo.

Ao planejar um fluxo de transporte ou propor melhorias no transporte de

numa linha de produo, os 20 itens a seguir devem ser criteriosamente

observados de forma a facilitar a operao, o manuseio de materiais e a

obteno do custo.

1) O caminho mais direto possvel, atravs da fbrica, para os

materiais que entram e saem.

2) O arranjo de materiais em pallets e caambas de modo a reunir o

maior nmero possvel de itens transportados em uma nica

operao (carga unitria).

3) Reduzir a um mnimo o retorno por caminhos j percorridos.

4) Criar o fluxo de materiais de modo a facilitar o processo de

fabricao, de forma contnua, uniforme e maximizada.

5) Menor espao praticvel entre operaes.

6) De maneira que o movimento seja controlado por mquinas, a fim

de assegurar constncia de fluxo e que o material chegue ao

lugar certo, na quantidade certa e na hora certa.

7) Vias diretas de transporte levando em conta a flexibilidade do

processo.

8) Que os materiais que chegam sigam diretamente para a rea de

trabalho ou para a operao seguinte sem armazenamentos

intermedirios, sempre que possvel.

9) Pense em linha de produo contnua, ou como se assim fosse.

10) Nunca empilhar coisa alguma sobre o cho. Usar paletts,

caambas, cestos, sacos ou containers.

11) Instalar o equipamento de transporte de materiais de modo a

permitir que o pessoal da produo dedique todo seu tempo

somente atividade produtiva.

12) Instalar equipamentos que substituam o esforo fsico pesado

para o homem.

6

13) Examinar o arranjo fsico da fbrica visando melhoria contnua,

para reduzir o custo de transporte.

14) Utilizar a fora da gravidade sempre que possvel.

15) Combinar operaes quando isso for praticvel, a fim de eliminar

remanipulao e remanejo.

16) De modo a mover materiais pesados e de maior volume menor

distncia possvel.

17) Para que o espao para movimentao e trnsito de materiais

seja o mais adequado e seguro, tanto para o material, para o

equipamento, quanto para o pessoal envolvido.

18) Manuteno dos equipamentos de transporte de modo a no ser

necessria parada na linha de produo.

19) De modo a contar com o mximo de segurana quando materiais

suspensos transitarem sobre pessoas.

20) Para oferecer ao transporte externo, ou de terceiros, condies de

adaptao ao sistema interno sem improvisaes de ltima hora.

O transporte de materiais na indstria assunto de trs operaes

unitrias bem diferentes: o transporte de slidos, o bombeamento de lquidos e

a movimentao de gases

(http://sistemas.eel.usp.br/docentes/arquivos/5840789/179/Cap10-

TransportesdeMateriais.pdf).

7

2. DESENVOLVIMENTO

2.1. Equipamentos para deslocar slidos

Muito embora haja preferencia, na indstria de processo qumico, pelo

transporte de slidos fluidizados, restam ainda muitos casos em que isso

impraticvel por causa da granulometria grosseira do slido ou da abraso

exagerada dos dutos. Nestas situaes recorre-se a alguns dispositivos

eletrnicos. O engenheiro qumico est mais envolvido com dispositivos de

ao continua e que operam ao longo de caminhos bem definidos no interior

das reas de fabricao (GOMIDE, 1983).

2.1.1. Importncia do transporte de slidos

O grande desenvolvimento dos conhecimentos prticos sobre esta

operao unitria decorre de uma serie de fatores:

I. A grande influencia do transporte de slidos na economia global

de muitos processos. Em alguns, o seu custo chega a atingir 80%

do custo total de operao.

II. O encarecimento continuo da mo-de-obra, forando cada vez

mais a substituio do homem pela mquina, ou de um tipo de

mquina por outro mais moderno que requeira menos ateno

humana.

III. A necessidade do transporte de slidos, em maior ou menor

escala, em praticamente qualquer tipo de indstria.

IV. A grande variedade de slidos a transportar.

V. A variabilidade das condies de transporte, de capacidade,

espao disponvel e economia do processo.

2.1.2. Especificao do equipamento

A seleo e dimensionamento do equipamento a empregar numa dada

situao dependem de um grande nmero de fatores, sendo mais os citados a

seguir.

8

1. Capacidade. Alguns tipos de transportadores so mais indicados para

grandes capacidades, enquanto outros so tipicamente mquinas

pequenas.

A fixao de capacidade de projeto de um transportador para slidos

no tarefa simples, tendo em vista o grande nmero de variveis que se

influenciam mutuamente. Alm disso, impossvel desvincular a

capacidade do transportador da do resto do sistema de distribuio, como o

desembarque na fbrica, o armazenamento e a embalagem. Um diagrama

de blocos ter que ser feito nos casos mais complexos e uma tcnica de

simulao matemtica dever ser utilizada.

Convm distinguir os seguintes tipos de capacidade, a fim de serem

evitados enganos na especificao do transportador:

a. Capacidade de operao: aquela a ser esperada do

transportador longo prazo, isto , levando-se em conta as

paradas por falhas mecnicas ou para manuteno e reparos

programados, bem como o tempo requerido para regular ou

ajustar o equipamento. O termo aplica-se instalao toda, o que

significa que os perodos de inatividade das demais partes do

sistema tambm devem ser considerados. A capacidade do

projeto, ou instantnea, deve ser maior do que esta, que fixada

por balanos materiais. Pode ser especificada em t/ano ou t/dia.

b. Capacidade nominal: a que se deve esperar em condies

ideais de operao, mas possveis em atingir sem quebra do

equipamento, e capaz de ser mantida durante determinados

perodos de tempo. O termo aplica-se aos componentes do

sistema. Exprime-se em kg/h ou kg/min.

c. Capacidade de pico: a maior capacidade a ser esperada do

transportador operando nas condies de projeto ou acima, ainda

que durante curtos intervalor de tempo. tambm chamada

capacidade instantnea ou capacidade por minuto e deve ser

maior do que a capacidade por hora. Pode ser determinada

praticamente pesando o slido num perodo de tempo inferior a

cinco minutos.

9

d. Capacidade de projeto: a que seve para especificar o

transportador e realizar os clculos mecnicos e estruturais. Pode

ser identificada capacidade de pico, dependendo dos fatores de

segurana utilizados, mas geralmente recomenda-se compara-los

com 115% da capacidade nominal e adotar o que for maior.

2. Distancia e desnvel entre carga e descarga. Este fator tambm

importante. H dispositivos para grandes distancias e outros para

grandes desnveis, enquanto que alguns s podem ser utilizados no

plano.

3. Natureza de material a transportar. As caractersticas fsicas e

mecnicas dos slidos a transportar influem de modo decisivo na

seleo do transportador mais apropriado para uma dada situao.

Para especificar um transportador so importantes as seguintes

propriedades do slido: granulometria e forma das partculas, densidades

(real e aparente), ngulo de repouso dinmico, fragilidade, umidade,

mobilidade, dureza e caractersticas de abraso (quartzo, bauxita, minrios,

coque, pedra pomes, etc.), aderncia e aglutinao.

4. Fatores econmicos. Em igualdade tcnica pode-se preferir o

transportador de menor custo inicial, o de menor custo de manuteno

ou o de menor consumo de energia. A rapidez de entrega ou montagem

so muitas vezes fatores econmicos decisivos. A deciso por um

destes critrios depende da politica da empresa. De qualquer forma, o

critrio econmico mais perfeito o de menor custo global de operao

do sistema fsico de distribuio, que inclui, alm do transportador, os

demais equipamentos que participam de movimentao do material,

como os dispositivos de carga, armazenamento, embalagem e descarga

final do produto. At o modo pelo qual o comprador vai utilizar o produto

muitas vezes levado em conta na analise econmica(GOMIDE, 1983).

2.1.3. Classificao do equipamento

Duas classes gerais de equipamentos de transporte de slidos podem

ser identificadas:

10

1) Aqueles cuja posio permanece fixa durante o transporte, muito

embora possuam partes moveis;

2) Os que se movimentam com os slidos, como os ps carregadeiras,

vagonetas, empilhadeiras, caminhes, guinchos e guindastes.

Apenas os equipamentos do primeiro tipo sero discutidos por serem

mais apropriados ao transporte continuo de slidos a granel na indstria de

processo qumico. Sero denominados simplesmente transportadores.

As diversas variedades em uso enquadram-se em tipos padres que

podem ser caracterizados pelo tipo de ao que desenvolvem, distinguindo-se

em cinco tipos gerais de dispositivos:

Carregadores

Arrastadores

Elevadores

Alimentadores

Pneumticos

2.1.4. Dispositivos carregadores

Como o nome indica, so dispositivos destinados continuamente o solido

de um ponto a outro da indstria. Nesta classe de equipamento o transporte

realizado sobre superfcies ou dentro de tubos. Outras vezes o slido

suspenso em cabos ou correntes. Os tipos tradicionais so os seguintes:

Correia

Esteira

Corrente

Caamba

Vibratrio

Por gravidade

2.1.4.1. Transportador de esteira

Este tipo de transportador uma variante do transportador de correia

especialmente aplicvel ao transporte pesado de materiais quentes ou muito

11

abrasivos a curtas distncias. Sua utilidade na indstria de processo qumico

menor do que a do transportador de correia e alguns outros.

A esteira geralmente metlica e constituda com bandejas ou

caambas fixadas numa correia ou corrente, as esteiras mais simples so de

madeira e prestam-se principalmente para o transporte de fardos. Os elos das

correntes so horizontais e podem ser vrios tipos. O acionamento e feito por

meio de correntes laterais e rodas dentadas. Muitas vezes a construo mais

reforada para atender as necessidades dos transportes pesados a pequenas

distancias. Algumas vezes so usados como alimentadores de outros

transportadores. Operam a baixas velocidades, entre 5 e 10 m/min. Os

transportadores de esteira metlica tm placas metlicas articuladas que se

superpem parcialmente nos pontos onde so suportadas nas correntes

laterais. A fim de evitar a queda do material pelas bordas e, ao mesmo tempo

permitir cargas de maior profundidade, h duas abas laterais verticais.

Alguns tipos apresentam a parte horizontal da esteira rebaixada para

aumentar a capacidade. Se a profundidade do rebaixo for grande, resultara um

transportador de canecas horizontais.

H uma grande variedade de articulaes padronizadas para a

construo da esteira, o que torna este tipo de transportador atraente pela

rapidez de construo e economia em relao ao de correia. A manuteno

mais rpida e a energia consumida menor que a dos dispositivos

arrastadores equivalentes, que so os transportadores de calha. A Figura 1

representa o transporte por esteira dentro de uma indstria(GOMIDE, 1983).

12

Figura 1. Esteira transportadora

(Fonte: http://www.tgw-group.com/br-pt/produtos/transporte-de-

contenedores-e-caixas/carton-and-tote-transportation/nbc-transportador-de-

esteira-estreita-758/)

2.1.4.1.1. Dimensionamento

a) Largura

A Tabela 1 fornece a largura de esteiras metlicas horizontais

transportando slido de densidade 0,8 t/m, velocidade de 50 m/min, em

funo da capacidade nominal . Se o material tiver densidade e a

velocidade de transporte for , a capacidade nominal ser calculada por

proporo:

= 0,8

60

(01)

A velocidade varia entre 5 e 80 m/min neste tipo de transportador. A

Tabela representa tambm o tamanho mximo das pedras que podem ser

transportadas, na hiptese de que sua porcentagem no material seja grande.

Observa-se que esses equipamentos podem ser aplicados ao transporte de

slidos em blocos relativamente grandes.

13

Tabela 1. Esteiras metlicas horizontais.

Largura (m)

Profundidade do

material na esteira

h(m)

Capacidade

nominal (t/h)

Tamanho mximo

do slido (cm)

0,60 0,30 45 10 15

0,75 0,30 56 15 20

0,90 0,30 68 20 30

1,05 0,30 79 20 35

1,20 0,30 90 20 45

1,50 0,30 113 30 45

1,50 0,60 225 35 45

A largura tambm pode ser obtida aproximadamente a partir da seguinte

expresso da capacidade para transporte realizado na horizontal:

= 0,825 (02)

= capacidade (t/h)

= seco transversal da pilha de material sobre a esteira (m)

= densidade aparente do slido (t/m)

= velocidade da esteira (m/min)

Dessa expresso tira-se o valor de

= 1,212

(03)

Conhecida a forma geomtrica da seco transversal do material sobre

a esteira, calcula-se a largura do transportador. No caso geral o equipamento

tem abas laterais.

b) Potncia consumida

A potncia consumida por um transportador de esteira funcionando na

horizontal pode ser calculada pela seguinte expresso:

14

=

4556 (04)

= potncia (HP)

= velocidade (m/min)

= fora de trao na corrente (kg) = 2 + +

= atrito de rolamento (geralmente adotado igual a 0,1)

= peso de uma seo da esteira (entre centros)

= peso de material transportado por metro de esteira

= resistncia do material contra as abas laterais (kg/m)

Os valores de encontram-se em tabelas.

Para transportadores inclinados deve-se somar a parcela

correspondente a elevao da carga:

=

4556+

300 (05)

2.1.4.2. Transportador de corrente

Um grupo importante de dispositivos de transporte representado pelos

transportadores montados com elos padronizados de corrente que so

simplesmente encaixados uns nos outros ou montados com pinos ou cavilhas.

Sua construo simples e econmica em virtude da variedade de elos

disponveis no mercado. Alm disso, os diversos fabricantes concordaram em

adotar medidas padronizadas, de modo que qualquer tipo fornecido por um

fabricante poder ser empregado com um tipo diferente de outro fabricante,

desde que ambos sejam do mesmo nmero. Sua durabilidade muito grande e

a manuteno simples porque os elos so peas de estoque dos fabricantes.

Trabalham numa faixa bastante ampla de velocidade, capacidade e

temperatura. A Figura 2 representa um transportador de corrente (GOMIDE,

1983).

15

Figura 2. Transportador de correia.

(Fonte: http://www.zanellamaquinas.com.br/pt/energia/transportadores-

de-correia.htm)

Apesar destas vantagens, sua aplicao na indstria de processo

qumico no to ampla como a de outros tipos mais adaptveis as operaes

realizadas com os slidos particulados processados neste tipo de indstria.

Alm disso, o uso de transportadores de corrente declinou um pouco nos

ltimos anos principalmente porque sua manuteno muito elevada.

Velocidades tpicas em m/min so as seguintes:

Materiais abrasivos (cinza, escoria, coque, minrio, bauxita,

areia): 5;

Materiais semi-abrasivos (carvo, calcrio, rocha fosftica, sal):

20;

Materiais pouco abrasivos (milho, soja, cavacos de madeira,

gros): 30 a 60.

A potncia requerida pode ser calculada como segue:

=

76 (06)

16

Onde = fora de trao na corrente (kg) e = velocidade em m/s.

2.1.5. Dispositivos arrastadores

Nos transportadores deste tipo o slido arrastado em calhas ou dutos.

De um modo geral, os dispositivos arrastadores possuem menor custo inicial

relativamente aos carregadores. Alm disso, aplicam-se muito bem ao

transporte inclinado, podendo-se chegar a 45. Em contraposio, o custo de

manuteno mais elevado em virtude do maior desgaste sofrido pelo

equipamento. No obstante, em muitas situaes o emprego de dispositivos

arrastadores recomendvel na indstria de processo por atender melhor as

condies particulares da aplicao envolvida ou as propriedades dos materiais

transportados. Dispositivos deste tipo resolvem alguns dos problemas de

transporte mais difceis da indstria qumica. Os dois transportadores mais

importantes desta classe so:

de calha

helicoidal

2.1.5.1. Transportador de calha

o mais simples e o mais barato dos transportadores de slidos,

aplicando-se a uma grande variedade de materiais e situaes. Em virtude do

custo de manuteno elevado e do grande potncia consumida, este

transportador aplica-se de preferencia do transporte curto. Adapta-se melhor ao

transporte inclinado que o de correias(GOMIDE, 1983). A Figura 3 representa

um transportador tipo calha.

17

Figura 3. Transportador tipo calha.

(Fonte: http://www.bruno.com.br/produto/8/transportador-tipo-calha---tcc)

Consta de uma calha de madeira ou ao, no interior da qual

movimentam-se raspadeiras que arrastam consigo o slido a transportar. Nas

instalaes mais simples, tanto a calha como as raspadeiras so de madeira.

As raspadeiras so presas a correntes com orelhas verticais. Em instalaes

melhores as calhas e as raspadeiras so de ao. Os tipos mais caros de

transportadores deste gnero so feitos com raspadeiras presas e eixos que se

apoiam em rolamentos.

Algumas instalaes so feitas com a calha transportadora por cima,

sendo o retorno por baixo, porm neste caso a corrente trabalhar dentro do

material transportado. Isto pode ser feito no caso de materiais como serragem

ou cavaco de madeira, que no danifiquem ou afetem o funcionamento da

corrente. Em outras situaes prefere-se fazer o inverso, ou seja, colocar a

calha transportadora em baixo e fazer o retorno por cima. Um tipo especial de

transportador de calha o transportador com raspadeiras de esqueleto, que

so vazadas, com a forma de L ou U. O material move-se em massa no interior

da calha. Os transportadores de esqueleto aplicam-se quando as partculas do

material se travam mutuamente durante o transporte. So vantajosos quanto

economia de instalao e energia, em virtude da eliminao de uma boa parte

do peso morto das raspadeiras.

18


Os problemas de dimensionamento consistem na escolha das

dimenses do transportador capazes de propiciar a capacidade desejada e o

clculo da potncia consumida.

a) Dimenses

Para materiais de densidade de 0,8 t/m transportados na horizontal, a

Tabela 2 pode ser utilizada para dimensionamento. A distncia entre as

raspadeiras ter que ser adotada. Para transportadores que devero

transportar materiais com densidade diferente de 0,8t/m, a capacidade ser

proporcional densidade. A velocidade do transportador geralmente 30

m/min. Valores recomendados encontram-se na Tabela 3. Se o transportador

for inclinado, sua capacidade cair na proporo indicada na Tabela 3.

Tabela 2. Para materiais de densidade 0,8 t/m.

Dimenses das raspadeiras altura x

largura (cm)

= peso nominal por compartimento

(kg)

10 x 25 7

10 x 30 9

12 x 30 11

12 x 40 14

15 x 45 19

20 x 45 27

20 x 50 32

20 x 60 41

25 x 60 52

Tabela 3. Para materiais com densidade diferente de 0,8 t/m.

= ngulo de inclinao com a

horizontal p = frao da capacidade mxima

20 0,77

30 0,55

40 0,33

19

Sejam:

= comprimento til do transportador (m)

= velocidade de transporte (m/min)

= capacidade de projeto (t/h)

= densidade do material (t/m)

= distancia entre duas raspadeiras sucessivas (m). Adota-se

geralmente 30, 40, 50 ou 60 cm.

p = frao da capacidade mxima para transporte com inclinao em

relao horizontal (Tabela 3).

= peso nominal de slido por compartimento (kg)

Pode-se escrever:

Tempo de transporte =

60 horas

Peso em kg de slidos sobre o transportador = 1000

60

Nmero de compartimentos em transporte =

Peso real por compartimento = 1000

60 kg

= peso nominal por compartimento = 0,8

1000

60 kg

Ou seja,

=13,33

(07)

As velocidades econmicas para diversos materiais so as seguintes

(Tabela 4):

20

Tabela 4. Velocidades econmicas.

Material (m/min)

Pedra partida 38

Coque 30

Carvo 38

Cinzas 45

Cal e cimento 45

Minrios 53

Pedra, areia e pedregulho 53

Carvo fino 60

2.1.5.2. Transportador helicoidal

um tipo verstil de transportador para pequenas distncias, servindo

para realizar simultaneamente outros tipos de operao como mistura,

lavagem, cristalizao, resfriamento, extrao ou secagem. Consta de uma

canaleta de seco semicircular no interior da qual gira um eixo com uma

helicoide (Figura 4) (GOMIDE, 1983).

Figura 4. Transportador helicoidal.

(Fonte: http://grupocomes.com/transportador-helicoidal/).

21

A inclinao geralmente limitada a 10 ou 15, porm se a calha for

fechada, pode funcionar at como dispositivo elevador. O consumo de energia

relativamente elevado, mas para pequenas distncias este fator no

importante.

No caso mais simples a calha de chapa metlica pregada diretamente

em peas de madeira com recortes de seco semicircular. Nos equipamentos

melhores a calha de chapa de ao soldada em estrutura metlica. A calha

tambm pode ser feita de plstico (PVC, fiberglass) ou madeira. O eixo gira em

mancais suspensos em perfis metlicos que se apoiam nas bordas da calha.

Os mancais podem ser simples (com bronzinas) ou com rolamentos. A

helicoide ou rosca sem fim do transportador feita com fita de ao enrolada no

eixo, tendo geralmente um passo igual ao dimetro. O acionamento feito na

extremidade superior, se o transportador for inclinado, por meio de transmisso

com coroa e pinho, engrenagem, redutor ou correias em . Um variador de

velocidade por ser utilizado para permitir a variao da rotao do

transportador e, consequentemente, a sua capacidade.

A movimentao das partculas no feita por arraste diretamente sobre

a calha, mas a uma altura onde a fora exercida por atrito pela helicoide

contrabalana o peso das partculas. O atrito intergranular evita que as

partculas retornem ao nvel mais baixo no interior da calha. O comprimento

mximo de uma seco limitado pelo torque mximo disponvel no eixo e

unies. O torque que pode ser calculado em funo da potncia e da rotao:

=725

(08)

H vrios tipos de helicoide: o tipo padro, com passo igual ao dimetro,

para inclinao at 20; o de passo longo, para materiais de fcil escoamento;

a helicoide com passo duplo, recortada (para mistura), furada (para lavadores),

dobrada, de fita (com a parte central removida) para misturar pastas e a

seccional ou descontinua. O transportador helicoidal pode trabalhar na

horizontal, inclinado ou na vertical, desde que a folga entre a helicoide e o duto

seja realizada. As vantagens que tornam este tipo de transportador to

empregado na indstria qumica so as seguintes:

22

1) Podem ser abertos ou fechados;

2) Trabalham em qualquer posio ou inclinao;

3) Podem ser carregados e descarregados em diversos pontos;

4) Podem transportar em direes opostas a partir de um ponto de

carga central;

5) Permitem lavar, cristalizar, aquecer, resfriar ou secar ao mesmo

tempo em que o transporte feito;

6) Ocupam pouco espao e no requerem o espao para retorno.


Os problemas mais importantes de projeto so a determinao do

tamanho e nmero de rotaes da helicoide e o clculo do consumo de

energia. Quatro procedimentos de clculo sero apresentados.

1. Um mtodo importante de dimensionamento consiste em classificar

inicialmente o material numa das cinco classes descritas a seguir. A

cada uma corresponde um fator que servir para calcular a potncia

consumida.

Classe a. Inclui materiais finos, leves, no abrasivos e de

escoamento fcil. A densidade est entre 0,5 e 0,6 t/m. Para estes

materiais, = 0,4. Exemplos: carvo modo, caroo de algodo, milho, trigo,

cevada, arroz, malte, cal em p, farinha e linhaa.

Classe b. Materiais no abrasivos de densidade mdia, at 0,8 t/m,

em gros pequenos misturados com finos. = 0,6. Exemplos: almem fino,

p de carvo, grafite em flocos, cal hidratada, caf, cacau, soja, milho em

gros, farelo e gelatina em gros.

Classe c. Materiais semi-abrasivos em gros pequenos misturados

com finos, densidade entre 0,6 e 1,12 t/m. = 1,0. Exemplos: almem em

pedras, borax, carvo grosso, linhito, cinzas, sal grosso, barrilha, lama

sanitria, sabo em p, cevada mida, amido, acar refinado, cortia

moda, leite em p e polpa de celulose.

23

Classe d. Materiais semi-abrasivos ou abrasivos, finos, granulares ou

em pedaos misturados com finos, densidade entre 0,8 e 1,6 t/m. = 1 a 2,

conforme indicado a seguir. Exemplos: bauxita (1,8), negro de fumo (1,6),

cimento (1,4), giz (1,4), gesso (1,6), argila (2,0), fluorita (2,0), xido de

chumbo (1,0), cal em pedra (1,3), calcrio (1,6), fosfato cido com 7% de

umidade (1,4), areia seca (2,0), xisto britado (1,8) e acar mascavo (1,8).

Classe e. Materiais abrasivos de escoamento difcil. Para fins de

dimensionamento utiliza-se 50% da capacidade e limita-se a velocidade a

40 rpm. Exemplos: cinzas (4,0), fuligem (3,5), quartzo em p (2,5), areia e

slica (2,0).

Classificado o material, determina-se o dimetro da helicoide em funo

da capacidade volumtrica em m/h e da rotao apropriada, sem, contudo

ultrapassar o valor mximo recomendado em cada caso.

A capacidade do transportador diminui com a inclinao.

2. Um segundo mtodo de dimensionamento define inicialmente a

velocidade econmica de transporte em funo do dimetro da

helicoide. Escolhido o dimetro, fica definhada a rotao econmica de

acordo com a Tabela 5.

Tabela 5. Rotao econmica de acordo com o dimetro.

(m) 0,10 0,15 0,20 0,25 0,30 0,35 0,40 0,45 0,50 0,60

(rpm) 230 200 175 160 150 140 133 127 122 113

Esta correlao no leva em conta as caractersticas do material. O

dimensionamento dever ser feito por tentativas at ser obtido da tabela o par

de valores que de a capacidade desejada atravs da correlao emprica

seguinte:

= 12,33 (09)

= capacidade (t/h)

24

= dimetro da helicoide (m)

= densidade aparente (t/m)

= rotao (rpm)

A fim de evitar o clculo por tentativas, pode-se utilizar a seguinte

expresso aproximada obtida com os dados da Tabela 5.

=92,2

0,4 (10)

Combinando com a correlao da capacidade, tira-se diretamente o

dimetro do transportador:

=0,385

15 (11)

Onde = capacidade volumtrica (m/h) =

.

3. O terceiro mtodo consiste em partir da rotao econmica em RPM

definida pela expresso seguinte, com em m:

=18,75

(12)

A capacidade calculada pela mesma expresso apresentada no

mtodo anterior:

= 12,33 (13)

Combinando as duas e lembrando que =

, tira-se o dimetro:

=

15,2 (14)

2.1.6. Elevadores

Alguns transportadores como o de correia, o helicoidal e o de calha,

podem ser utilizados como dispositivos de elevao, desde que o desnvel seja

pequeno quando comparado com a distncia horizontal; sendo que para

grandes inclinaes ou para transporte vertical, os dispositivos mais indicados

so os elevadores. H trs tipos de elevadores: (GOMIDE, 1983).

25

Helicoidais

De canecas

Pneumticos

2.1.6.1. Helicoidais

Basicamente, consiste de um helicoide com um movimento rotativo e de

um condutor estacionrio (tubo). O transporte realizado quando o material,

colocado em uma abertura de recebimento do condutor fixo, deslocado ao

longo do helicoide por seu movimento de rotao, sendo que a folga entre a

helicoide e o tubo dever ser bastante limitada. Estes podem tambm fazer a

mistura de materiais durante o transporte. A elevao mxima comelevadores

helicoidais de 12 metros.

Figura 5. Elevador helicoidal.

Figura 6. Tipos de helicoides: A- padro (transporte horizontal), B- transporte

inclinado, C- recortador (misturador) e D- fita (produtos viscosos)

Fonte: (SILVA et al)

26

So muito utilizados na indstria qumica pelos seguintes motivos:

a) podem ser abertos ou fechados

b) trabalham em qualquer posio ou inclinao

c) podem ser carregados e descarregados em diversos pontos

d) podem transportar em direes opostas a partir de um ponto de carga

central

e) permitem lavar, cristalizar, aquecer, resfriar ou secar ao mesmo

tempo em que o transporte feito.

f) ocupam pouco espao e no requerem o espao para retorno.

Os problemas mais importantes de projeto so a determinao do

tamanho e nmero de rotaes da helicoide e o clculo do consumo de

energia.

Definir o dimetro da helicoide d em (m), onde q a capacidade

volumtrica do transportador em (m3 /h).

D = 1/2

15,2 (15)

Definir a rotao n (rpm), com o dimetro d (m), ser:

n = 18,75

(16)

Definir a capacidade c (t/h), usando o dimetro D (m), a massa

especfica aparente do slido a (t/m3) e a rotao n (rpm), ser:

(TRANSPORTE DE SLIDOS)

c = 12,3.D.a.n (17)

A potncia pode ser calculada com boaaproximao pela seguinte

expresso(GOMIDE, 1983).

P=

152 (18)

27

P = potncia (HP), C = capacidade (t/h), H = elevao (m).Se o

transportador for inclinado, usa-se a expresso geral j apresentada:

= .

273+

152 (19)

O fator F determinado a partir do tipo, do tamanho, da abrasividade e

viscosidade do material (GOMIDE, 1983).

2.1.6.2. De canecas

Elevadores de caneca so as unidades mais simples e seguras para

efetuar deslocamento vertical. Eles esto disponveis em uma gama de

capacidades e podem funcionar totalmente em aberto, ou ser totalmente

fechado.

As principais variaes de projeto esto na espessura das chapas dos

canecos e revestimentos, na qualidade do correame ou das correntes, e na

unidade motriz (PERRY, 1984).

So fabricados em vrios tipos, em funo das caractersticas do

material a ser transportado. Podem ser do tipo centrifugo ou continuo e com as

canecas fixas em correia ou em correntes. A a l tu ra de e levao pode

chegar a 100m .

Figura 7. Elevador de caneca.

So utilizados para a elevao de produtos qumicos, fertilizantes,

minrios, carvo e cereais. Geralmente a capacidade dos elevadores de

28

canecas moderada, at 50 t/h, muito embora haja instalaes para

capacidade at 200 t.

Existem vrios tipos de elevadores de caneca: contnuo, contnuo com

supercapacidade, espacejados e descarga positiva e espacejados e descarga

centrfuga.

A velocidade pode variar de 30 a 60 m/min, conforme a tabela a seguir:

(PAULI et al, 2010).

Tabela 6. Materiais e suas velocidades.

Material Velocidade

(m/min)

Coque 30

Pedra partida 38

Carvo bruto 38

Cinzas 45

Cal, cimento 45

Minrios 53

Pedras britas 53

Areia e pedregulho 53

Carvo fino 60

As medidas das canecas podem ser calculadas assim:

Q = capacidade volumtrica em (m3 /h), V = velocidade em (m/min),

onde w = largura das canecas em (cm), L = comprimento das canecas em

(cm), d = distncia entre canecas (geralmente 30, 40 ou 45 cm)

w= 16,9.(

)1/2(20)

E para obter a outra dimenso pode-se usar L = 2w.

Potncia consumida: uma vez que o elevador est em equilbrio quando

se encontra descarregado, a potncia consumida a necessria para elevar a

carga e vencer o atrito entre as peas. A frmula recomendada por Perry e

adaptada para as unidades do SI, fornece diretamente a potncia do motor

necessrio:

P =

152 (21)

29

Onde P= Potncia em (hp), C = Capacidade em (t/h) e H = Elevao

medida na vertical em (m) (TRANSPORTE DE SLIDOS).

2.1.6.3. Pneumticos

um sistema de transporte vertical pneumtico, sem cabos, pistes

hidrulicos, polias, leo, graxas nem engrenagens.

No necessita de complexas e caras construes civis ou adaptaes no

previstas nas edificaes j existentes, pois um equipamento auto-portante

onde a sua casa de mquinas acoplada prpria estrutura.

Totalmente seguro, apresenta baixo nvel de rudo, reduzido consumo de

energia, manuteno extremamente simples. Possui peso e tamanhos

reduzidos e pode ser instalado interna e externamente, diretamente sobre

qualquer tipo de piso, podendo atender at quatro paradas. (ELEVSUL, 2015)

Os materiais tipicamente transportados so: Alumina, xido de alumnio,

alimento para bebs, argila, barita, bauxita, bentonita, brax, carbonato de

clcio, cloreto de clcio, negro de fumo, cimento, caf (cru, torrado, modo),

detergente, feldspato, carvo, farinha, cinza, fluorita, areia, mistura para vidro,

caco de vidro, gesso, xido de ferro, caulim, cianita, calcrio, magnsio, leite

em p, amendoim, resina de PVC, sal, slica, barrilha, sulfato de sdio, metal,

enxofre, acar, dixido de titnio e muito mais (TRANSPORTADORES

CONTNUOS PARA GRANIS SLIDOS).

2.1.7. Alimentadores

A alimentao de slidos uma etapa critica no processo como um todo

e que merece uma ateno especial. Considerando a variabilidade das

caractersticas dos materiais alimentados, que podem escoar facilmente ou

serem aderentes, terem granulometria uniforme ou heterogeneidade, podendo

ainda ser abrasivos, isso pode apresentar problemas na alimentao de vazes

constantes (GOMIDE, 1983).

Existem diversos tipos de alimentao. Uma classificao feita dos

alimentadores industriais :

Alimentadores gravimtricos

30

Alimentadores volumtricos

De correia

2.1.7.1. Gravimtricos

A verticalidade em processos, especialmente quando se tem transporte

de material muito desejvel, pois a influncia da gravidade favorece esse

transporte, promovendo uma economia energtica. Por isso, dispositivos onde

a fora da gravidade desempenha papel essencial despertam grande interesse

para o setor industrial.

Alimentam com vazo em peso constante, sendo mais complicados que

os volumtricos, pormso mais satisfatrios do que os volumtricos no que se

refere constncia de operao, sendo utilizados quando as caractersticas do

slido (como granulometria, umidade ou grau de compactao) variam

bastante durante a operao, mas uma alta preciso na dosagem necessria.

A desvantagem o custo, que bem mais elevado do que os volumtricos

(METALRGICA SANTA RITA)

2.1.7.2. Volumtricos

Alimentam em vazo volumtrica constante. O mais simples a prpria

boca do funil de descarga do silo, que pode ser equipada com uma vlvula de

gaveta mecanizada ou regulada manualmente. Alguns aumentadores so

derivados de transportadores com diferena de detalhes construtivos como o

helicoidal, o vibratrio e o de correia, etc. So satisfatrios quando o material

de escoamento fcil. A vazo de alimentao pode ser variada alterando a

rotao da mquina ou a posio da vlvula de gaveta que geralmente se

instala na boca de descarga do silo. Quando o material aderente ou

apresenta grandes variaes de densidade, estes dispositivos no alimentam

em vazo constante, devendo-se por isso, recorrer a dispositivos de ao mais

regular. Vlvula rotativa, vlvula de simples e dupla comporta e mesa dosadora

so utilizadas nessas situaes (METALRGICA SANTA RITA).

O dimensionamento dos alimentadores gravimtricos e volumtricos

idntico ao dimensionamento de outros transportadores, diferindo apenas o

31

comprimento e alguns detalhes que alguns equipamentos possuem e outros

no (GOMIDE, 1983).

2.1.7.3. De correia

Os alimentadores de correia so empregadosprincipalmente em

retomadade materiais finos e midos sob silosou pilhas, onde o uso dos

alimentadores vibratrios no recomendado. Podero ser equipados com

variadorcontnuo de velocidade, que permite,com facilidade, dosagens

contnuas,precisas e ampla variao da taxa dealimentao.Sendo

basicamente um transportadorde correia, a sua concepo

extremamentesimples, oferecendo o mximode rendimento por mnimo custode

operao e manuteno. Os tamanhos disponveis so os mesmosdas correias

transportadoras, comas mesmas larguras padres e comprimentos variveis

conforme projetos,possibilitando sempre a escolha certapara cada

necessidade.

O clculo de alimentadores de correiasegue o mesmo critrio adotado

paraclculo de transportadores de correia.A diferena bsica est na

determinao da tenso efetiva (Te), onde almde coeficientes diferentes, so

includasoutras tenses componentes. Determinadaa tenso efetiva, o

clculodas tenses de operao da correia, odimensionamento da

motorizao, as selees da correia e dos tambores seguemo mesmo

procedimento adotadopara os transportadores de correia (CORREDOR).

2.1.8. Transporte pneumtico

A utilizao do ar para a movimentao de materiais representa

vantagens a este processo se comparado movimentao mecnica

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

segurana ao produto uma vez que o mesmo transportado por meio de

tubulaes, onde o ar como fluido possibilita o seu escoamento at o local

desejado.

Existem dois tipos deste transporte:

Fase densa

Fase fluida

32

2.1.8.1. Fase densa

O transporte pneumtico em fase densa pode ser o mtodo mais

confivel e eficiente para a manipulao de uma grande variedade de slidos

secos a granel. A definio de transporte pneumtico em fase densa significa

uma pequena quantidade de ar para movimentar uma grande quantidade de

slidos a granel de forma pulsante, em pores atravs da linha de transporte,

sendo um processo similar extruso.

O transporte pneumtico em fase densa : Eficiente em consumo de

energia e mo de obra; Confivel, devido s poucas partes mveis e menor

desgaste do sistema; Flexvel, permitindo instalaes de sistemas completos

em espaos bem reduzidos ou cheios por sistemas mecnicos, com

interrupes mnimas em seu programa de produo.

Os materiais tipicamente transportados so: Alumina, xido de alumnio,

alimento para bebs, argila, barita, bauxita, bentonita, brax, carbonato de

clcio, cloreto de clcio, negro de fumo, cimento, caf (cru, torrado, modo),

detergente, feldspato, carvo, farinha, cinza, fluorita, areia, mistura para vidro,

caco de vidro, gesso, xido de ferro, caulim, cianita, calcrio, magnsio, leite

em p, amendoim, resina de PVC, sal, slica, barrilha, sulfato de sdio, metal,

enxofre, acar, dixido de titnio e muito mais.

2.1.8.2. Fase diluda

Os sistemas pneumticos em fase diluda utilizam grande quantidade de

ar para remover quantidades relativamente pequenas de material em

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

eficientemente uma concentrao muito mais densa de material slido a

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

o que resulta em uma manipulao mais delicada dos slidos altamente

abrasivos que no toleram degradao. Para muitos materiais frgeis,

granulares ou cristalinos, no existe processo mais adequado.

33

Nos sistemas mais modernos, s introduzido o volume de ar

necessrio para levar o produto at a linha, em densidade mxima. Depois que

o material comea a movimentar-se na linha adicionado apenas o ar

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

A velocidade superficial do gs definida como:

Ufs = [vazo volumtrica do gs] / [rea da seo reta do tubo] = Qf / A

A velocidade superficial das partculas definida como:

Ups = [vazo volumtrica de slidos] / [rea da seo reta do tubo] =

Qp/A

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

referem ao fluido e as partculas respectivamente. A frao da rea transversal

disponvel do tubo para o fluxo de gs normalmente assumida ser igual

frao de volume ocupada pelo gs, quer dizer, a porosidade ou frao de

vazios . A frao da rea do tubo disponvel para o fluxo de slidos ,

portanto, (1 - ).

E assim, a velocidade real do gs, :

Uf = Qf / [A ] (22)

E a velocidade real da partcula,

Up = Qp / [A (1 - )] (23)

Assim, as velocidades superficiais so relacionadas s velocidades reais

pelas equaes:

Uf = Ufs / (24)

Up = Ups / (1 - ) (25)

Ento se calcula o comprimento equivalente, mede o dimetro da

tubulao, encontra-se um fator de projeto (atravs do dimetro e do volume do

gs por uma carta), determina-se a perda de presso por meio de uma carta de

comprimento equivalente versus taxa de slidos versus fator, e ento a

potncia requerida pelo equipamento por uma carta de perda de presso

versus volume de ar (TRANSPORTE CONTNUO PARA GRANIS DE

SLIDOS).

34

2.2. Equipamentos para deslocar lquidos

2.2.1. Bombas

Bombas so maquinas geratrizes,isto , que recebem trabalho

mecnico, geralmente fornecido por uma mquina motriz, e o transformam em

energia hidrulica, comunicando ao lquido um acrscimo de energia sob as

formas de energia potencial de presso e cintica. Alguns autores chamam-

nas de maquinasoperatrizeshidrulicas, porque realizam um trabalhotil

especfico ao descolarem um lquido. O modo pelo qual feita a transformao

do trabalho em energia hidrulica e o recurso para ced-la ao lquido

aumentando sua presso e/ou sua velocidade permitem classificar as bombas

em:

Bombas de deslocamento positivo ou volumgenas;

Turbobombas, chamadas tambm hidrodinmicas ou

rotodinmicas ou simplesmente dinmicas;

Bombas especiais (bomba com ejetor; pulsmetro; bomba de

emulso de ar) (MACINTYRE, 1997).

2.2.1.1. Bombas de deslocamento positivo

Possuem uma ou mais cmaras, em cujo interior o movimento de um

rgo propulsor comunica energia de presso ao lquido, provocando o seu

escoamento. Proporciona ento as condies para que se realize o

escoamento na tubulao de recalque at o ponto de utilizao (MACINTYRE,

1997).

As bombas de deslocamento positivo impelem uma quantidade definida

do fluido em cada golpe ou volta do dispositivo (FOUST, 1982).

A caracterstica principal desta classe de bombas que uma partcula

lquida em contato com o rgo que comunica a energia tem aproximadamente

a mesma trajetria que a do ponto do rgo com a qual est em contato

(MACINTYRE, 1997).

35

A categoria das bombas de deslocamento positivo pode ser dividida

ainda em bombas alternativas e bombas rotativas. As primeiras, conforme o

nome indica, envolvem o movimento de vai e vem de um pisto num cilindro;

as outras dependem de um movimento de rotao (FOUST, 1982).

I. Bombas alternativas: o lquido recebe a ao das foras

diretamente de um pisto ou mbolo (pisto alongado) ou de uma

membrana flexvel (diafragma)(MACINTYRE, 1997). Onde a taxa

de fornecimento do lquido uma funo do volume varrido pelo

pisto no cilindro e do nmero de golpes do pisto por unidade de

tempo. Para cada golpe do pisto, um volume fixo do lquido

descarregado da bomba (FOUST, 1982).

As bombas alternativas usam-se h muito tempo em diversas

aplicaes, como o bombeamento de gua de alimentao de

caldeiras, de leos e de lama. As bombas alternativas imprimem

ao fluido as presses mais elevadas entre todos os tipos de

bombas. Por outro lado, tm uma capacidade relativamente

pequena. Os lquidos que contm slidos abrasivos podem

danificar as superfcies torneadas do cilindro e do pisto. Estas

bombas podem ser usadas para medio de vazes moderadas,

em virtude das suas caractersticas de deslocamento positivo

(FOUST, 1982).

II. Bombas rotativas: o lquido recebe a ao de foras provenientes

de uma ou mais peas dotadas de movimento de rotao que,

comunicando energia de presso, provocam seu escoamento. A

ao das foras se faz segundo a direo que praticamente a

do prprio movimento de escoamento do lquido (MACINTYRE,

1997). A vazo do lquido, numa bomba rotatria, funo do seu

tamanho e da velocidade de rotao, mas apenas ligeiramente

dependente da presso de descarga, dentro dos limites do

modelo da bomba. As bombas rotatrias fornecem vazes quase

constantes, em contraste com a vazo pulsada das bombas

alternativas (FOUST, 1982).

36

As bombas rotatrias so usadas com lquidos de quaisquer

viscosidades, desde que no contenham slidos abrasivos. So

especialmente eficientes com lquidos de alta viscosidade,

incluindo graxas, melados e tintas. As bombas rotativas operam

em faixas moderadas de presso e tm capacidade que ficam

entre as pequenas e as mdias. So frequentemente usadas para

medir volumes lquidos (FOUST, 1982).

2.2.1.2. Turbobombas

As turbobombas, tambm chamadas bombas rotodinmicas e kinetic

pumps pelo Hydraulic Institute, so caracterizadas por possurem um rgo

rotatrio dotado de ps, chamado rotor, que exerce sobre o lquido foras que

resultam da acelerao que o rotor imprime ao lquido. Essa acelerao, ao

contrrio do que se verifica nas bombas de deslocamento positivo, no possui

a mesma direo e o mesmo sentido do movimento do lquido em contato com

as ps. A descarga gerada depende das caractersticas da bomba, do nmero

de rotaes e das caractersticas do sistema de encanamentos ao qual estiver

ligada (MACINTYRE, 1997).

H varias maneiras de fazer a classificao das turbobombas, tais como:

I. Classificao segundo a trajetria do lquido no rotor

a. Bomba centrfuga pura ou radial;

b. Bomba de fluxo misto ou bomba diagonal;

c. Bomba axial ou propulsora;

II. Classificao segundo o nmero de rotores empregados

a. Bombas de simples estgio;

b. Bombas de mltiplos estgios;

III. Classificao segundo o nmero de entradas para a aspirao

a. Bomba de aspirao simples ou de entrada unilateral;

b. Bomba de aspirao dupla ou entrada bilateral;

37

Porm para facilitar a compreenso do funcionamento das turbobombas,

vamos considerar o tipo mais simples e mais empregado, que a bomba

centrfuga.

A bomba centrfuga constituda por um rotor que gira no interior de

uma carcaa. O fluido entra na bomba nas vizinhanas do eixo do rotor

propulsor e lanado para a periferia pela ao centrfuga. A energia cintica

do fluido aumenta do centro do rotor para a ponta das palhetas propulsoras.

Esta energia cintica convertida em presso quando o fluido sai do impulsor

e entra na voluta ou difusor (FOUST, 1982).

Este tipo de bomba necessita ser previamente enchida com o lquido a

bombear, isto , deve ser escorvada.

As bombas centrfugas so amplamente usadas nas indstrias de

processos em virtude da simplicidade de modelo, do pequeno custo inicial, da

manuteno barata e da flexibilidade de aplicao. So comumente

empregadas no bombeamento de gua limpa, gua do mar, condensados,

leos, lixvias, para presses de at 16 kgf.cm-2 e temperaturas de at 140C

(MACINTYRE, 1997).

2.2.1.3. Dimensionamento e escolha do equipamento

Com a grande variedade de tipos de bombas existentes, a escolha de

uma bomba para um servio especfico pode causar a impresso de ser uma

operao complicada. Na realidade, a escolha de bombas para situaes de

rotina, j encontradas, uma questo imediata. Nestes casos, o engenheiro de

projeto pode escolher a bomba apropriada para uma certa tarefa a partir dos

catlogos dos fabricantes (FOUST, 1982).

O dimensionamento da bomba determinado pela presso desenvolvida

e pelas exigncias de capacidade. Uma vez que se tenha escolhido o tipo de

bomba, a escolha final do tamanho pode ser efetuada atravs dos catlogos

dos fabricantes, ou proceder-se da seguinte maneira, se for conhecido a

capacidade exigida (Q) e o dimetro da tubulao:

1) Calcular a altura manomtrica:

38

=2

1

+

2

2+ 0 + (26)

Onde, =2

2

a perda de carga.

2) Calcular a Potncia motriz:

=

(27)

3) Obter a folga do motor com base na Tabela 7 e calcular a

potncia instalada [PotI=PotM(1+acrscimo/100)]. Com o valor

obtido para PotI, especificar a potncia comercial do motor

baseando-se na Tabela 8.

Tabela 7. Acrscimos recomendveis para os motores em funo da

potncia das bombas (Fonte: MOREIRA, 2015).

Bomba At 2 CV 2 a 5 CV 5 a 10 CV 10 a 20 CV > 21 CV

Acrscimo 50% 30% 20% 15% 10%

Tabela 8.Potncias usuais de motores eltricos fabricados no Brasil

(CV)(Fonte: MOREIRA, 2015).

, 1/3, , , 1, 1 , 2, 3, 5, 6, 7 , 10, 12, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50, 60, 80,

100, 125, 150, 200 e 250

2.3. Equipamentos para deslocar gases

2.3.1. Ventiladores

Ventiladores so turbomquinas geratrizes ou operatrizes, tambm

designadas por mquinas turbodinmicas, que se destinam a produzir o

deslocamento dos gases.

39

A rotao de um rotor dotado de ps adequadas, acionado por um

motor, em geral o eltrico, permite a transformao da energia mecnica do

rotor nas formas de energia que o fluido capaz de assumir, ou seja, a energia

potencial de presso e a energia cintica. Graas energia adquirida, o fluido

(no caso o ar, ou os gases) torna-se capaz de escoar em dutos, vencendo as

resistncias que se oferecem ao seu deslocamento, proporcionando a vazo

desejvel de ar para a finalidade que se tem em vista (MACINTYRE, 1997).

Os ventiladores so usados nas indstrias em ventilao, climatizao e

em processos industriais, como na indstria siderrgica nos altos-fornos e em

sinterizao; em muitas indstrias nas instalaes de caldeiras; em

pulverizadores de carvo, em queimadores, em certos transportes pneumticos

e em muitas outras aplicaes (MACINTYRE, 1997).

Existem vrios critrios segundo os quais se podem classificar os

ventiladores:

I. Segundo o nvel energtico de presso que estabelecem

a. Baixa presso: at uma presso de 0,02 kgf. cm-2;

b. Mdia presso: para presses de 0,02 a 0,08 kgf. cm-2;

c. Alta presso: para presses de 0,08 a 0,250 kgf. cm-2;

d. Muito alta presso: pra presses de 0,250 a 1,00 kgf. cm-2.

II. Segundo a modalidade construtiva

a. Centrfugos: quando a trajetria de uma partcula gasosa no rotor

se realiza em uma superfcie que aproximadamente um plano

normal ao eixo, portanto, uma aspiral;

b. Hlico-centrfugos: quando a partcula, em sua passagem no

interior do rotor, descreve uma hlice sobre uma superfcie de

revoluo cnica cuja geratriz uma linha curva;

c. Axiais: quando a trajetria de uma partcula em sua passagem

pelo rotor uma hlice descrita em uma superfcie de revoluo

aproximadamente cilndrica.

III. Segundo a forma das ps

40

a. Ps radiais retas;

b. Ps inclinadas para trs, planas ou curvas;

c. Ps inclinadas para frente;

d. Ps curvas de sada radial.

IV. Segundo o nmero de entradas de aspirao no rotor:

a. Entrada unilateral ou simples aspirao;

b. Entrada bilateral ou dupla aspirao.

V. Segundo o nmero de rotores

a. Simples estgio, com um rotor apenas;

b. Duplo estgio, com dois rotores montados num mesmo eixo.


Existem certas grandezas de importncia no funcionamento e

comportamento dos ventiladores que, se adequadamente combinadas,

permitem a escolha do tipo de ventilador para condies preestabelecidas.

Estas grandezas, denominadas caractersticas, por caracterizarem as

condies de funcionamento, so:

Nmero de rotaes por minuto, n, ou a velocidade angular,

(radianos por segundo);

Dimetro de sada do rotor, d2;

Vazo, Q;

Alturas de elevao (til, manomtrica e motriz);

Potncias (til, total de elevao e motriz);

Rendimentos (hidrulico, mecnico e total).

As equaes de que se dispe para estudar a interdependncia entre

essas grandezas no permitem que seja realizado um estudo com base em

consideraes puramente tericas. Recorrre-se a ensaios de laboratrio que

permitem exprimir estatisticamente a variao de uma grandeza em funo de

outra. Com os valores obtidos nos ensaios, os fabricantes elaboram tabelas e

41

grficos, publicados em folhetos e catlogos, que permitem aos usurios uma

fcil e rpida escolha do ventilador e uma anlise do seu comportamento,

quando ocorrem variaes nas grandezas representadas (MACINTYRE, 1997).

As curvas que traduzem a dependncia entre duas das grandezas, uma

vez fixadas as demais, chamam-se curvas caractersticas. Um exemplo o

grfico de quadrculas para a escolha do ventilador centrfugo da indstria

Ventiladores Gema (Figura 8).

Figura 8. Grfico para a escolha do ventilador centrfugo da indstria

Ventiladores Gema (Fonte: MACINTYRE, 1997).

Outro modo de realizar a escolha do tipo de ventilador atravs da

velocidade especfica. Esta escolha se baseia no fato de que existe, para um

conjunto de valores H, Q, n, um formato de rotor de ventilador que de

menores dimenses e menor custo e que proporciona um melhor rendimento,

sendo, portanto, o indicado para o caso.

A velocidade especfica calculada pela frmula:

42

= 16,6

34 (28)

Onde, Q dado em (L. s-1) e H em (mm ca).

A Figura 9 permite a escolha do tipo do ventilador em funo da

velocidade especfica.

Figura 9. Velocidades especficas para os diversos tipos de

ventiladores(Fonte: MACINTYRE, 1997).

2.3.2. Compressores

Compressores so mquinas operatrizes que transformam trabalho

mecnico em energia comunicada a um gs, preponderantemente sob forma

de energia de presso. Graas energia de presso que adquire

(pressurizao), o gs pode:

Deslocar-se a longas distncias em tubulaes;

43

Ser armazenado em reservatrios para ser usado quando

necessrio, isto , acumular energia;

Realizar trabalho mecnico, atuando sobre dispositivos,

equipamentos e mquinas motrizes (motores a ar comprimido, por

exemplo).

Alm de ser empregado para comprimir o ar, o compressor aplicado a

outros gases e misturas de gases, sendo de imensa importncia nas

instalaes qumicas, petroqumicas, mecnicas, na construo civil, e outras

mais (MACINTYRE, 1997).

Como no caso das bombas, os compressores podem ser classificados

em compressores de deslocamento positivo ou compressores dinmicos. A

categoria dos de deslocamento positivo divide-se ainda nos alternativos e nos

rotatrios. A categoria dos dinmicos envolve os de fluxo radial e os de fluxo

axial.

2.3.2.1. Compressores de deslocamento positivo

O gs admitido em uma cmara de compresso, que , por isso,

isolada do exterior. Por meio da reduo do volume til da cmara sob ao de

uma pea mvel (alternativa ou rotativa), realiza-se a compresso do gs.

Quando a presso na cmara atinge valor compatvel com a presso no tubo

de descarga, abre-se uma vlvula ou uma passagem, e o gs da cmara

descarregado para o exterior. A vlvula nos compressores rotativos

desnecessria (MACINTYRE, 1997).

2.3.2.2. Compressores dinmicos

O gs penetra em uma cmara onde um rotor em alta rotao comunica

s partculas gasosas acelerao tangencial e, portanto, energia. Atravs da

descarga por um difusor, grande parte da energia cintica se converte em

energia de presso, forma adequada a transmisses por tubulaes a

distncias considerveis e realizao de operaes especficas

(MACINTYRE, 1997).

44

Os compressores dinmicos so amplamente usados nas refinarias de

petrleo e nas usinas qumicas (FOUST, 1982).


A escolha do dispositivo apropriado para deslocar o gs num servio

determinado um processo complicado que exige um entendimento completo

das vantagens e desvantagens de cada tipo do compressor. Os fatores

fundamentais incluem a vazo do gs, as presses de entrada e sada, as

propriedades do gs e o consumo de potncia e custo do compressor. As

relaes termodinmicas complicadas que prevalecem para os gases tornam a

escolha do compressor mais difcil que a de uma bomba.

Portanto, uma seleo preliminar do tipo de compressor se faz mediante

os conceitos de velocidade de rotao especfica e de dimetro especfico,

conforme est na Figura 10 (FOUST, 1982).

Figura 10. Faixas operacionais de diversos tipos de bombas e compressores

de um s estgio (Fonte: FOUST, 1982).

Os compressores dinmicos so o tipo mais amplamente usado nas

indstrias de processos qumicos, em virtude da grande variedade de modelos

simples, com manuteno barata, capazes de funcionar durante longos

perodos de operao contnua. So usados para pequenas elevaes de

45

presso (0,5 atm) como sopradores, at elevaes muito altas de presso (350

atm). Os compressores alternativos so extensamente usados nas faixas de

vazes baixas ou intermedirias, e em presses intermedirias e altas. Os

compressores axiais so de uso limitado a vazes altas, em presses at 8,5

atm. Os compressores rotativos so usados em servio de vcuo e nas

aplicaes que exigem vazes baixas e baixas presses (FOUST, 1982).

46

3. REFERNCIAS BIBLIOGRFICAS

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de Abril de 2015.

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Janeiro: LTC, 1997.

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Janeiro: Guanabara Dois, 1982.

MOREIRA, M.. Notas de aula: Turbobombas, Bombas alternativas e

Rotativas. Toledo: UNIOESTE, 2015.

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