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UNIVERSIDADE FEDERAL DE SÃO JOÃO DEL-REI
DEPARTAMENTO DE CIÊNCIAS TÉRMICAS E FLUIDOS
PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA DA ENERGIA
ANÁLISE DA EFICIÊNCIA ENERGÉTICA NO TRANSPORTE
PNEUMÁTICO DE FINOS DOS PRECIPITADORES
GUILHERME SOUZA SANTOS
SÃO JOÃO DEL-REI
2016
GUILHERME SOUZA SANTOS
ANÁLISE DA EFICIÊNCIA ENERGÉTICA NO TRANSPORTE
PNEUMÁTICO DE FINOS DOS PRECIPITADORES
Dissertação apresentada ao Programa de Pós-Graduação em Engenharia da Energia, da Universidade Federal de São João Del-Rei (UFSJ), como requisito parcial à obtenção do título de Mestre em Engenharia da Energia.
Orientador: Prof. Dr. José Antônio da Silva Co-orientadora: Prof. Dra. Teresa Cristina Bessa Nogueira Assunção
SÃO JOÃO DEL-REI
2016
Ficha catalográfica elaborada pela Divisão de Biblioteca (DIBIB) e Núcleo de Tecnologia da Informação (NTINF) da UFSJ,
com os dados fornecidos pelo(a) autor(a)
S237aSANTOS, GUILHERME SOUZA. ANÁLISE DA EFICIÊNCIA ENERGÉTICA NO TRANSPORTEPNEUMÁTICO DE FINOS DOS PRECIPITADORES / GUILHERMESOUZA SANTOS ; orientador José Antônio da Silva ;coorientadora Teresa Cristina Bessa NogueiraAssunção. -- São João del-Rei, 2016. 76 p.
Dissertação (Mestrado - Mestrado em Engenharia deEnergia) -- Universidade Federal de São João delRei, 2016.
1. Eficiência energética. 2. Pelotização. 3.Compressores. I. Silva , José Antônio da, orient. II.Assunção, Teresa Cristina Bessa Nogueira, co-orient.III. Título.
A Deus, por ter dado força para vencer todos
os obstáculos, que não foram poucos, e
chegar até aqui, e pela companhia durante a
realização das inúmeras viagens.
AGRADECIMENTOS
A Deus, por mais uma vitória.
Aos meus familiares, pela constante presença.
Ao meu orientador, pelo profissionalismo.
Aos colegas da Universidade, pela amizade.
Aos professores do Curso, pela competência.
A todos que, direta ou indiretamente, contribuíram para a realização deste trabalho.
“Todos somos responsáveis de tudo, perante todos”.
Fiodor Dostoievski
RESUMO
O presente estudo tem como objetivo analisar a eficiência energética no transporte
pneumático de finos dos precipitadores de uma planta de pelotização. A pelotização fornece
as siderurgias um produto com maior valor agregado que é a pelota, dentro da siderurgia
esse produto é transformado em aço. É interessante saber que a pelotização de minério de
ferro necessita de forno que é o responsável pela formação das propriedades físicas da
pelota, o forno gera material particulado que é nocivo a saúde e meio ambiente, na planta de
pelotização esse material é destinado aos precipitadores eletrostáticos onde em forma de
finos precisa ser transportado. Para realizar o transporte de finos nesse tipo de aplicação, o
ar comprimido é o responsável pelo arraste do material particulado, dentro de calhas ou
tubos de fluidização, para retorná-lo ao processo de pelotização após a captação desse
material pelo precipitador. O ar comprimido é um recurso frequentemente usado na
indústria. Em suas várias aplicações é importante conhecer que para a compressão do ar
utiliza-se energia elétrica. Um dado volume de material particulado requer uma determinada
vazão e pressão de ar para ser transportado, sendo assim, os compressores são os
responsáveis por transmitir a energia necessária para obtenção da vazão e pressão de ar
requerida. Sabe-se que, com métodos de trabalhos mais eficientes do sistema e dos
compressores, pode-se diminuir o consumo de energia elétrica. Para tanto, primeiramente
avaliou-se as condições ideais de trabalho dos compressores, como também a forma de
operação do sistema e, posteriormente, estudou-se o transporte de finos, avaliando os
parâmetros no precipitador que podem afetar a demanda de vazão ou pressão de ar
comprimido, ao perceber várias ineficiências do sistema encontrado resultados importantes
de diminuição de consumo de energia elétrica, preservação do ativo e confiabilidade do
processo.
PALAVRAS CHAVE: Eficiência energética, Pelotização, Compressores.
ABSTRACT
This study aims to analyze energy efficiency in pneumatic conveying of fine precipitators of a
pelletizing plant. In this type of application, the compressed air is responsible for the drag of
particulate matter within fluidization gutters or pipes, to return it to the pelletizing process
after the capture of this material by the precipitator. Compressed air is a feature commonly
used in industry. In its various applications is important to know that electricity is used for air
compression operation. A given volume of particulate matter requires a certain flow of air
pressure transported, so the compressors are responsible for transmitting of the energy
needed to obtain the required flow and air pressure. It is known that there are more efficient
ways to drive the compressors. For this, firstly, it was evaluated the optimum conditions of
the compressor work, as well as, the compressed air treatment and the system operation
manner. Moreover, the transport of fine particle was studied for evaluating what precipitators
parameters can affect the demand of the flow or air pressure.
KEY WORDS: Energy efficiency. Pelletizing. Compressors.
LISTA DE ILUSTRAÇÕES
FIGURA 1 Organograma das máquinas de fluido .............................................. 4
FIGURA 2 Critérios de classificação de Turbomáquinas .................................... 6
FIGURA 3 Tipos de compressores quanto ao princípio de operação ................. 8
FIGURA 4 Tipos de compressores ..................................................................... 9
FIGURA 5 Compressor parafuso ...................................................................... 12
FIGURA 6 Pilha de pellet .................................................................................. 15
FIGURA 7 pelotas de minérios de ferro ............................................................ 16
FIGURA 8 Fluxograma do processo de pelotização ......................................... 16
FIGURA 9 Precipitadores da Usina de Fábrica ................................................. 17
FIGURA 10 Fluxo do transporte de finos .......................................................... 17
FIGURA 11 Fluxo do transporte pneumático de finos ....................................... 18
FIGURA 12 Sistema pilotado de regulagem de pressão ................................... 18
FIGURA 13 Componentes do sistema pilotado de regulagem de pressão ....... 19
FIGURA 14 Válvula pilotada de regulagem de pressão ..................................... 20
FIGURA 15 Sistema pilotado de regulagem de pressão ................................... 20
FIGURA 16 Sistema de transporte pneumático ................................................ 21
FIGURA 17 Dois pontos com o regulador pilotado ............................................ 22
FIGURA 18 Precipitador eletrostático ............................................................... 23
FIGURA 19 Linha precipitadores ....................................................................... 24
FIGURA 20 Linha precipitadores ....................................................................... 25
FIGURA 21 Esquema com dados dos compressores, sistema e ambiente ....... 26
FIGURA 22 Estatísticas do sistema de caudal existente .................................. 27
FIGURA 23 Visão geral do sistema .................................................................... 28
FIGURA 24 GA 110X6001 ................................................................................. 29
FIGURA 25 GA110X6002 .................................................................................. 29
FIGURA 26 XF125X6003 ................................................................................... 30
FIGURA 27 Perfil Carga Base ........................................................................... 30
FIGURA 28 Esquema proposto do lado do fornecimento ................................. 31
FIGURA 29 Relação capacidade de vazão x consumo de energia ................... 32
FIGURA 30 Oportunidade total de poupança .................................................... 33
FIGURA 31 Volume de controle ........................................................................ 34
FIGURA 32 Número de concomitâncias por mês .............................................. 35
LISTA DE TABELAS
TABELA 1 Exemplos de máquinas de fluxo ........................................................ 5
TABELA 2 Tempo de transporte de finos .......................................................... 37
TABELA 3 Modos de falhas .............................................................................. 38
TABELA 4 Cálculo de economia ....................................................................... 39
SUMÁRIO
1 INTRODUÇÃO ................................................................................................. 1
2 TRANSPORTE PNEUMÁTICO ........................................................................ 3
2.1 Máquinas de fluxo ....................................................................................... 5
2.2 Compressores e funcionamento ................................................................ 6
2.3 Ar comprimido ............................................................................................ 10
2.4 Funcionamento do compressor parafuso ................................................ 11
2.5 Transporte pneumático .............................................................................. 13
3 EFICIÊNCIA ENERGÉTICA NO TRANSPORTE PNEUMÁTICO DE FINOS
DOS PRECIPITADORES .................................................................................. 15
3.1 Processo geral da pelotização .................................................................. 15
3.1.1 Funcionamento do Transporte pneumático .......................................... 17
3.2 Funcionamento geral do precipitador ..................................................... 22
3.3 Compressores utilizados no sistema ....................................................... 24
3.4 Problemas operacionais encontrados - primeira abordagem ................ 25
3.5 Análise e proposta de soluções para os problemas encontrados ........ 27
3.6 Conclusão primeira abordagem ................................................................ 33
3.7 Problemas operacionais encontrados – segunda abordagem ............... 34
3.8 Análise e proposta de soluções para os problemas encontrados ........ 34
3.8.1 Transporte de finos nos três precipitadores acontecendo de forma
concomitante .................................................................................................... 34
3.8.2 Tempo de transporte acima do esperado ............................................. 36
3.9 Conclusão segunda abordagem ............................................................... 39
4 CONCLUSÃO ................................................................................................. 41
5 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ............................................................... 61
Anexo A Funcionamento do transporte pneumático de finos ..................... 42
A.1 Válvulas Borboletas – transportador pneumático .................................. 42
A.2 Sistema de aeração – moega pulmão ...................................................... 42
A.3 Filtro de mangas – silo de recebimento ................................................... 43
A.4 Sensores de nível – moega pulmão, transportador pneumático e silo
de recebimento ................................................................................................. 43
A.5 Pressostato – transportador pneumático ................................................ 44
A.6 Sistema de controle de pressão (SCP) .................................................... 44
A.7 Energização do sistema ............................................................................ 45
A.8 Operação em modo automático ............................................................... 45
A.8.1 Início da sequência automática ............................................................. 45
A.8.2 Ciclo de carregamento ........................................................................... 46
A.8.3 Ciclo de transporte ................................................................................. 47
A.9 Operação em modo manual ..................................................................... 50
A.9.1 Início da sequência manual ................................................................... 50
A.9.2 Ciclo do carregamento ........................................................................... 50
A.9.3 Ciclo do transporte ................................................................................. 52
A.10 Purga do sistema ..................................................................................... 54
A.11 Dados dos compressores ....................................................................... 56
1
1 INTRODUÇÃO
A energia elétrica, dentre as formas de energia secundárias existentes no
planeta, é a mais flexível, a mais eficiente e a mais pura. Porém, como sua produção
vai se tornando cada vez mais dispendiosa, é necessário que o usuário se
conscientize da necessidade de utilizá-la da maneira mais eficiente possível,
reduzindo ao máximo as perdas e os desperdícios.
A utilização do ar comprimido como insumo e vetor energético é larga e
intensamente difundida nas indústrias. Atualmente, a produção do ar comprimido
industrial é diretamente proporcional ao consumo de energia elétrica. Pode-se até
dizer que, o ar comprimido é o ar eletricamente capacitado a realizar trabalho, ou
seja, perda de ar comprimido significa perda de energia elétrica.
Sob esta ótica, engenheiros, técnicos e usuários do ar comprimido devem
procurar otimizar as suas instalações, objetivando uma maior eficiência energética
tanto na geração quanto no tratamento, distribuição e consumo (ROCHA;
MONTEIRO, 2005).
Uma aplicação importante do ar comprimido é o transporte de diversos tipos
de materiais através do escoamento do ar e do material transportado em uma
tubulação ou calha. Com uma escolha apropriada e disposição dos equipamentos,
os materiais podem ser transportados a partir de uma tremonha ou silo de um local
para outro (MILLS, 2004).
Um dado volume de material requer uma determinada vazão e pressão de ar
para o transporte. Compressores são os responsáveis por transmitirem a energia
necessária para obtenção da vazão e pressão de ar requerido pelo sistema.
Nas usinas de pelotização é necessária a retirada de material particulado de
minério de ferro do forno para evitar emissões de gases e ajudar na qualidade do ar
local. O material particulado é retirado por sucção gerada por ventiladores e
posteriormente são retidos nas placas com campo magnético dos precipitadores
eletrostáticos.
No processo de separação do material particulado dos efluentes gasosos,
um dos equipamentos mais usados em indústrias de grande porte é o precipitador
eletrostático, devido a sua elevada eficiência na remoção de partículas finas, pois há
necessidade da remoção de partículas com diâmetros menores de 2,5 µm, que
podem causar danos ao sistema respiratório humano (CASS et al., 1998).
2
Após a passagem pelo precipitador, o particulado é armazenado em silos ou
moegas. Na planta de pelotização da empresa Vale, localizada em Congonhas,
Minas Gerais, o material armazenado nas moegas retorna ao processo por
transporte pneumático. Dentro de tubos o material é impulsionado pelo ar
comprimido que se mistura com o sólido e o faz fluir até o ponto inicial do processo.
No caso da planta de Mina Fábrica, o material é impulsionado a 300 metros do início
do transporte.
Desta forma, o tema desta pesquisa é a análise energética da rede de
distribuição de ar comprimido para transporte pneumático de finos em
precipitadores, ou seja, “Há uma forma mais eficiente, em termos energéticos, no
transporte pneumático de finos dos precipitadores?”.
Então, o objetivo do estudo é analisar a eficiência energética no transporte
pneumático de finos dos precipitadores, comprovando o modo mais eficiente do
ponto de vista energético para a realização do transporte do material particulado de
minério de ferro.
Os objetivos específicos são: avaliação das condições ideais de trabalho dos
compressores; tratamento do ar e forma de operação do sistema; estudos do
transporte, avaliando quais os parâmetros do precipitador podem afetar, diminuindo
ou aumentado, a demanda de vazão ou pressão de ar comprimido.
Portanto, o objetivo do trabalho é uma correlação entre o consumo
energético e a eficiência do transporte, buscando a melhor racionalização do
consumo de energia elétrica. Serão também avaliadas, como e quais novas
tecnologias podem melhorar a eficiência energética do sistema, como os inversores
de frequência, materiais que facilitam a fluidização, entre outros. Além disso, é
proposto o desenvolvimento de métodos ou procedimentos para a avaliação da
perda de eficiência.
A metodologia consiste, primeiramente, em uma pesquisa bibliográfica
objetivando formar o escopo teórico. Posteriormente, procedeu-se ao estudo de
caso na Vale S.A., situada em Congonhas, Minas Gerais, onde foi feita a coleta e a
análise dos dados, permitindo verificar qual a condição operacional mais eficiente no
transporte pneumático de finos dos precipitadores, demonstrado também em
gráficos e tabelas.
3
2 TRANSPORTE PNEUMÁTICO
O Transporte Pneumático (TRANSPORTE PNEUMÁTICO, 2015b) é o
movimento de partículas sólidas em um fluxo de gás por meio de tubos horizontais
e/ou verticais. Os transportadores pneumáticos podem ser usados para partículas
que variam de pó fino a pelotas, com densidades aparentes de 16 a 3200 kg/m3.
Quando a vazão da fase fluida é superior à velocidade de arraste livre das
partículas, o leito fluidizado inicia o movimento, uma vez que as partículas sólidas
são transportadas pela corrente do fluido. Assim, verifica-se que o transporte
pneumático é aplicado na indústria desde o início do Século XX (TRANSPORTE
PNEUMÁTICO, 2015b); sendo suas características:
a) custos reduzidos de manutenção e operação;
b) variabilidade de produtos transportados;
c) elevada flexibilidade dos projetos, pois o transporte pode ser vertical e/ou
horizontal, além de diversos sistemas de alimentação de sólidos (TRANSPORTE
PNEUMÁTICO, 2015b).
Alguns dos produtos transportados são: alumina, óxido de alumínio, argila,
barita, bauxita, bentonita, bórax, carbonato de cálcio, areia, cloreto de cálcio, negro
de fumo, cimento, café (cru, torrado, moído), detergente, feldspato, carvão, farinha,
cinza, fluorita, gesso, óxido de ferro, caulim, calcário, magnésio, leite em pó,
amendoim, resina (PVC), açúcar.
Os sistemas fluidomecânicos são um conjunto formado por máquinas e
dispositivos que extraem ou adicionam energia para um fluido de trabalho, que pode
estar confinado entre as fronteiras do sistema formado pelo conjunto de máquinas e
dispositivos ou escoar por meio dessas fronteiras. A máquina de fluido é um
equipamento que permite a troca de energia entre um sistema mecânico e um fluido,
transformando a energia mecânica em energia de fluido ou energia de fluido em
energia mecânica (BRASIL, 2006).
No primeiro caso, em que há o aumento do nível energético de um fluido a partir do fornecimento de energia mecânica, por analogia com o gerador elétrico, apenas substituindo energia elétrica por energia de fluido, costuma-se designar a máquina de máquina de fluido geratriz (geradora). No segundo caso, em que a energia mecânica é produzida a partir da redução do nível energético de um fluido, pela analogia com o motor elétrico, a máquina é usualmente
4
chamada de máquina de fluido motriz (motora) (BRASIL, 2006, p. 21).
Na Figura 1 é apresentado o organograma das máquinas de fluido.
Figura 1: Fluxograma das máquinas de fluido
Fonte: Brasil (2006, p. 21)
Figura 1. Organograma das Máquinas de Fluxo.
Nas máquinas hidráulicas o fluido troca sua energia e a sua densidade não
sofre variações em seu percurso através da máquina. Já na máquina térmica, a
densidade e o volume do fluído varia no seu percurso através da máquina (BRASIL,
2006).
As máquinas de fluido podem ser divididas em máquinas de deslocamento
positivo (ou estático) e de fluxo. No primeiro tipo, uma quantidade fixa de fluido de
trabalho é confinada durante a passagem através da máquina e submetida a trocas
de pressão. Sendo que, a troca de pressão é a razão da variação no volume do
recipiente em que se encontra e o fluido tem de mudar seu estado energético pelo
deslocamento de uma fronteira em movimento. Nas máquinas de fluxo, o fluido não
se encontra confinado, mas é um fluxo contínuo através da máquina, submetido a
trocas de energia por causa de efeitos dinâmicos (BRASIL, 2006).
Nas máquinas de fluxo, denominadas de máquinas dinâmicas, o fluido nunca está confinado, mas sim é um fluxo contínuo através da máquina, submetido a trocas de energia principalmente devido a efeitos dinâmicos. Como exemplos de máquinas de fluxo têm-se turbinas hidráulicas, ventiladores, bombas centrífugas, turbinas a
5
vapor, turbinas a gás, turbo compressores, etc. (CLASSIFICAÇÃO, …2015, p. 1).
Na Tabela 1 são apresentados exemplos de máquinas de fluxo.
Tabela 1. Exemplos de máquinas de fluxo.
Fluido de trabalho Designação
Líquido Turbina hidráulica e bomba centrífuga
Gás (neutro) Ventilador, turbocompressor
Vapor (água, fréon, etc.) Turbina a vapor, turbocompressor frigorífico
Gás de combustão Turbina a gás, motor de reação Fonte: Brasil (2006, p. 22)
2.1 Máquinas de fluxo
Máquinas de fluxo, segundo PUC-Rio (MÁQUNAS DE FLUXO, 2015),
fornecem ou recebem energia do fluido de trabalho, ou seja, a energia mecânica é
transmitida ou retirada do fluido. Sua característica mais importante é um rotor
composto por palhetas móveis percorridas por um fluido contínuo. De acordo com
seu princípio de funcionamento, podem ser classificadas em:
a) Volumétricas ou de deslocamento positivo, onde a transferência de
energia é obtida pela variação do volume ocupado pelo fluido confinado. São
exemplos, as máquinas rotativas como bombas de engrenagem e máquinas
alternativas como compressor a pistão;
b) Dinâmicas ou turbomáquinas, quando a máquina opera com fluido
contínuo escoando pelas palhetas fixadas no rotor e a transferência de energia se
dá pela variação de quantidade de movimento nas seções de escoamento do fluido.
Podem ser citadas, por exemplo, as turbinas hidráulicas, os ventiladores, as bombas
centrífugas, as turbinas a vapor, os turbocompressores e as turbinas a gás.
As turbomáquinas são máquinas de fluxo que podem ser classificadas
segundo a compressibilidade do fluido de trabalho (turbomáquinas térmicas e
hidráulicas), o sentido da transferência de energia (turbomáquinas motora e
geradora) e a geometria do percurso do fluido (turbomáquinas radiais e axiais),
como pode ser verificado na Figura 2.
.
6
Fonte: PUC-Rio (2015, p. 26)
Figura 2: Critérios de classificação de Turbomáquinas.
As principais características das máquinas de fluxo são: alta rotação,
potência específica elevada (potência/peso), não possuem dispositivos com
movimento alternativo, operam com médias e baixas pressões de trabalho, não
operam eficientemente com fluidos de viscosidade elevada, a vazão é contínua, e na
maioria dos casos a energia cinética surge no processo de transformação de
energia, o projeto é hidrodinâmico e suas características construtivas são mais
complexas do que as máquinas de deslocamento (BRASIL, 2006).
2.2 Compressores e funcionamento
A Termodinâmica é a parte da Física responsável pelo estudo das
transformações e das trocas de energia nos processos com os gases, como por
exemplo, o ar. Assim, entendem-se os processos de obtenção, distribuição e uso do
ar comprimido, que é um produto com alta energia e resultante de uma
transformação termodinâmica experimentada pelo ar atmosférico através do
7
consumo do trabalho mecânico de compressão, que é realizado por uma máquina
térmica, isto é, por um compressor (ROCHA, 2005).
De acordo com CORADI (2011), compressores podem ser definidos como
unidades mecânicas industriais destinadas essencialmente a aumentar a energia
dos gases pelo aumento de sua pressão. A pressão de certo volume de ar é
elevada, admitido na condição atmosférica, até um determinado valor exigido na
execução dos trabalhos realizados por ar comprimido. A compressão de um gás
pode ser feita adiabaticamente ou com transferência de calor, dependendo da
finalidade para a qual o gás está sendo comprimido. Se o mesmo vai ser usado em
um motor ou em um processo de combustão, a compressão adiabática é desejável
para obtenção da maior energia disponível no gás. Em muitas aplicações, no
entanto, o gás é armazenado em um tanque para posteriormente ser empregado.
Durante o processo de armazenagem há perda de calor para a atmosfera e, quando
o gás for usado, estará praticamente à temperatura ambiente (CORADI, 2011).
É necessário que o agente apresente capacidade, ou seja, energia para que
possa realizar qualquer tipo de trabalho. Assim, trabalho e energia são elementos
interligados. Em Termodinâmica, o sistema motriz (motor térmico, máquina térmica)
é um dispositivo capaz de receber energia e realizar trabalho, funcionando num ciclo
(ROCHA, 2005).
Precisa-se de um determinado tipo de energia para que um sistema motriz
termodinâmico produza ar comprimido. A energia comumente usada é a elétrica,
“(…) que é um produto dotado de alta energia; portanto, possui a capacidade de
produzir trabalho mecânico no sistema em que for utilizado” (ROCHA, 2005). No
entanto, o emprego inadequado da energia elétrica na produção e uso do ar
comprimido representa perda.
Levando-se em conta, o princípio de trabalho dos compressores, têm-se
duas classificações fundamentais:
a) Compressores de Deslocamento Dinâmico: ejetor, fluxo axial, fluxo radial;
b) Compressores de Deslocamento Positivo: rotativos (palhetas, parafuso,
anel líquido e roots) ou alternativos, que são divididos em compressores com
diafragma (mecânico ou hidráulico) e com pistão (tipo labirinto, tipo simples efeito ou
tronco e duplo efeito ou cruzeta) (CORADI, 2011).
Na Figura 3 é mostrada a classificação dos tipos de compressores, conforme
o princípio de operação.
8
Fonte: Rocha (2005, p. 42)
Figura 3. Tipos de compressores quanto ao princípio de operação.
Os compressores de deslocamento positivo ou volumétricos de pistão e os
de parafusos são os mais utilizados; os turbocompressores ou dos dinâmicos
(centrífugos e axiais) são mais empregados em sistemas de pressões menores.
Porém, com vazões elevadas os demais compressores são usados para outros
gases ou em aplicações especiais.
Na Figura 4 são apresentados os tipos de compressores, símbolos,
diagrama funcional, pressão e volume (BOSCH, 2015).
9
Fonte: Bosch (2015, p. 3) Figura 4. Tipos de compressores.
Coradi (2011) evidencia que, os gases comprimidos armazenados à
temperatura ambiente podem ser utilizados de várias formas, como a seguir:
a) em ferramentas pneumáticas, para controle pneumático de máquinas ou
de processos;
b) como veículo de transporte de partículas sólidas – transporte pneumático;
c) como propelente para tintas e vernizes, para limpeza industrial, puro ou
em emulsão com água e detergentes, dentre outros.
10
Segundo Silva (2009), é importante considerar que o método de
resfriamento dos compressores, remove o calor gerado entre os estágios de
compressão, de modo que:
a) seja mantida baixa a temperatura das válvulas, do óleo lubrificante e do ar
que está sendo comprimido, pois com a queda de temperatura do ar, a umidade do
ar condensa e é removida mecanicamente;
b) haja uma aproximação da compressão isotérmica, apesar de dificilmente
ser atingida, observa-se uma pequena superfície para troca de calor;
c) não provoque a deformação do bloco e cabeçote, por causa das
temperaturas elevadas;
d) seja aumentada a eficiência do compressor.
2.3 Ar comprimido
De acordo com Rocha (2005), o ar atmosférico apresenta-se em seu estado
natural de equilíbrio – pressão atmosférica – e não tem nenhuma energia que possa
ser utilizada para realizar qualquer tipo de trabalho. Somente quando apresenta uma
pressão maior que a atmosférica, é que é realizado trabalho. Para a obtenção de um
ar industrial dotado de energia é preciso comprimi-lo.
A Pneumática é a área da engenharia que estuda o ar comprimido, seu
controle e uso da sua energia potencial de pressão.
Se o ar comprimido estiver armazenado dentro de um vaso de pressão, não está realizando nenhum trabalho, porém está dotado de muita energia potencial de pressão. Desde que possa fluir ao longo de uma tubulação, uma parte desta energia potencial se transforma em energia cinética (de velocidade), e o ar pode ser levado a outros locais, onde sua energia potencial poderá ser utilizada para a realização de algum trabalho. Porém, se toda sua energia potencial for consumida em energia cinética para o seu deslocamento, não restará ao ar nenhuma energia para produzir trabalho útil no local de uso (ROCHA, 2005, p. 35).
O ar comprimido utilizado como condutor de energia na área industrial, junto
com outros condutores, como os fluidos em sistemas hidráulicos e energia elétrica
em sistemas elétricos. No entanto, todos esses condutores, apresentam
características comuns, como a capacidade de armazenamento de suas energias. O
desempenho do ar comprimido como condutor de energia pode ser aumentado
11
quando houver maior disponibilidade de ar por unidade de tempo e/ou aumento da
pressão (BOSCH, 2015).
O ar comprimido pode ser transportado em tubulações (rede) por longas
distâncias, viabilizando a construção de uma central de geração de ar comprimido,
que fornece ar com pressão de trabalho constante para os pontos de consumo
(sistema fechado). Assim, a energia oriunda do ar comprimido pode ser distribuída
por longas distâncias e não é necessária nenhuma linha de retorno de ar, uma vez
que a exaustão de ar é feita pela abertura de descarga (BOSCH, 2015).
O ar comprimido é o ar atmosférico pressurizado e como condutor de
energia térmica e fluxo de energia, pode ser armazenado e transportado por
tubulações, realizando trabalho por meio da conversão de energia em motores e
cilindros. Suas características mais importantes são: 1) pressão atmosférica; 2)
pressão indicada; e 3) pressão absoluta (BOSCH, 2015).
A Pressão Atmosférica (bar) é gerada pelo peso do ar atmosférico e
depende da densidade e da quantidade de ar. Os valores da pressão atmosférica ao
nível do mar são: 1,013 mbar = 1,01325 bar; = 760 mm/Hg [Torr]; = 101,325 Pa.
Abaixo de condições constantes, a pressão atmosférica diminui com o
aumento da altitude da localização (BOSCH, 2015).
Pressão Indicada – pg [barg] é a pressão efetiva sobre a pressão
atmosférica. Em se tratando do ar comprimido, a pressão é normalmente
especificada como pressão indicada em “bar” e sem o índice “g” (BOSCH, 2015).
Pressão Absoluta – p abs [bar], “pabs”, é a somatória da pressão
atmosférica “pamb” e a pressão indicada “pg”. A pressão é especificada em Pascal
[Pa] de acordo com o Sistema Internacional SI. Em termos práticos, a designação
“bar” ainda é comum (BOSCH, 2015).
2.4 Funcionamento do compressor parafuso
Os compressores de parafuso são do tipo volumétrico rotativo. Foram
desenvolvidos nos anos trinta, diante da necessidade de compressores que
produzissem altas vazões e com comportamento estável mediante uma variação de
carga. Dois rotores montados em paralelo – o rotor “macho” e o “fêmea” – giram em
sentidos opostos dentro de uma carcaça, em que um dos parafusos recebe energia
motriz e o outro é acionado pelo movimento transmitido pelas engrenagens, que são
12
acionadas pelo primeiro rotor. O ar é preso nos espaços entre os rotores e que vão
diminuindo ao longo do trajeto. Assim, a pressão do ar vai aumentando até que o ar
chegue ao final da trajetória, onde a pressão final é alcançada e o ar é descarregado
(ROCHA, 2005).
Os volumes que o ar ocupa entre os rotores são formados pelos espaços existentes entre as hélices dos parafusos, e são sempre de valores decrescentes. As pressões a serem alcançadas no fim da compressão não dependem do comprimento dos rotores. A principal vantagem desses compressores é a de não possuir válvulas, reduzindo as possibilidades de falhas, muito comuns nessas peças. As forças axiais que aparecem devido aos esforços desenvolvidos em uma só direção são contrabalançadas pelos rolamentos autocompensatórios de fixação nas extremidades. Devido ao seu funcionamento, este tipo de compressor produz o ar comprimido em regime constante e sem pulsação – o inverso dos compressores de pistão, que produzem a vazão de ar comprimido em pulsos (ROCHA, 2005, p. 46).
Na Figura 5 é apresentado o compressor parafuso.
Fonte: Rocha (2005, p. 46).
Figura 5. Compressor parafuso.
Segundo Coradi (2011), o compressor parafuso apresenta uma carcaça com
dois rotores helicoidais girando em sentidos opostos. Um dos rotores possui lóbulos
convexos (rotor macho), o outro uma depressão côncava (rotor fêmea). Os rotores
são sincronizados através de engrenagens; no entanto, há compressores parafusos
13
em que um rotor aciona o outro por contato direto. O processo mais comum é
acionar o rotor macho, obtendo-se uma velocidade menor no rotor fêmea.
Esses rotores deslocam-se em uma carcaça cuja superfície interna é
constituída por dois cilindros ligados como se fosse um "oito". Nas extremidades da
câmara as aberturas favorecem a admissão e a descarga do ar. O ar, à pressão
atmosférica, ocupa o espaço entre os rotores e, conforme giram o volume
compreendido entre os mesmos é isolado da admissão. Posteriormente, inicia-se a
compressão até que o ar seja descarregado continuamente, livre de pulsações. No
tubo de descarga há uma válvula de retenção, para evitar que a pressão faça o
compressor trabalhar como motor durante os períodos em que estiver parado.
2.5 Transporte pneumático
O transporte pneumático pode ser definido como o deslocamento de um
produto em pó ou granulado por um fluxo de ar em uma tubulação vedada em
relação ao meio ambiente ou a atmosfera. Uma instalação de transporte pneumático
geralmente é constituída por:
Um gerador de movimento de ar (ventilador centrífugo, soprador tipo roots,
bomba ou compressores de diversos tipos);
Um dispositivo de admissão dosada do produto no circuito de transporte
pneumático (válvula rotativa, alimentador de rosca helicoidal ou do tipo
sucção, como um Venturi);
Um equipamento separador do ar de transporte pneumático do produto no
local de chegada do material (tipicamente um ciclone, filtro de mangas ou de
outro tipo);
Um conjunto de tubulação entre os pontos de partida e chegada do produto;
Um conjunto de acessórios especiais / instrumentos, para melhorar e
controlar o sistema como um todo (TRANSPORTE PNEUMÁTICO, 2015a).
Com o sistema de transporte pneumático é possível garantir que o produto
será transportado de modo eficiente, limpo e seguro, com um mínimo de peças
móveis e aumentando a eficiência e a facilidade de operação de instalações e
fábricas. Assim, dentre as vantagens que esse sistema oferece, pode-se destacar:
14
a) Garantia de uniformidade no produto transportado e acabado;
b) Versatilidade para alterações e expansões futuras utilizando transporte
pneumático;
c) Redução de mão-de-obra, devido à possibilidade de automatização;
d) Custo baixo de manutenção, por ter poucas peças móveis;
e) Possibilidade de manuseio de produtos tóxicos ou explosivos, por ter
operação estanque;
f) Eliminação de emissão de poeiras, gases com riscos de poluição e perdas
de matéria-prima;
g) Utilização de espaço mínimo, próprio para áreas congestionadas;
h) Possibilidade de envio de produtos a silos / locais diferentes usando uma
válvula de desvio de controle remoto (TRANSPORTE PNEUMÁTICO, 2015a).
15
3 EFICIÊNCIA ENERGÉTICA NO TRANSPORTE PNEUMÁTICO DE
FINOS DOS PRECIPITADORES
3.1 Processo geral da pelotização
O minério de ferro é o principal componente na produção mundial de ferro e
aço. E, praticamente, todo o minério de ferro produzido no mundo é consumido na
fabricação de aço. O remanescente é, por sua vez, destinado às indústrias de
cimento, química, dentre outras (MINÉRIO DE FERRO, 2015).
O aproveitamento do minério se dá através da lavra, de onde o produto bruto
vai para o beneficiamento, sendo submetido a várias operações de fragmentação,
classificação por tamanhos, concentração, desaguamento, etc., de forma que seja
tornado químico-físico-metalurgicamente atendendo as exigências dos processos
siderúrgicos (MINÉRIO DE FERRO, 2015).
Durante o processo de desmonte, lavra, fragmentação e manuseio, grãos
finos são gerados, mas são inadequados para o uso direto em reatores de redução –
alto-forno e módulo de redução direta, devendo ser aglomerados em plantas de
sinterização ou pelotização (MINÉRIO DE FERRO, 2015).
A pelotização é o processo de compressão ou moldagem de um dado
material na forma de um pellet. Uma grande variedade de materiais diferentes pode
passar por tal processo, incluindo produtos químicos, minério de ferro, ração animal
composta, dentre outros. Na Figura 6 é mostrada uma pilha de pellet feed.
. Fonte: Revista Minérios (www.revistaminerios.com.br). Figura 6. Pilha de pellet.
16
No caso do minério de ferro, a pelotização em partículas ultrafinas se dá
através de tratamento térmico. Esta fração ultrafina (abaixo de 0,15 mm de diâmetro)
é encontrada na natureza ou gerada por meio do beneficiamento.
A pelotização tem como produto aglomerados esféricos de tamanhos na
faixa de 8 a 18 mm, com características apropriadas para alimentação de unidades
de redução, tais como altos-fornos.
Na Figura 7 são apresentadas as pelotas de minério de ferro.
Fonte: Disponível em:< www.vale.com >.Acesso em: 10 nov. 2015. Figura 7. Pelotas de minério de ferro.
Na Figura 8 é representado o fluxograma do processo de pelotização da
Usina de Fábrica.
Fonte: Disponível em:< www.vale.com >.Acesso em: 10 nov. 2015.Figura 8.
Fluxograma do processo de pelotização
17
A função dos precipitadores eletrostáticos é capturar o pó em suspensão
através de impulsos eletromagnéticos e liberar o gás limpo para a atmosfera.
Na Usina de Pelotização de Fábrica existem 3 precipitadores eletrostáticos,
2 na região da queima e 1 ambiental, e o pó coletado é extremamente fino
(granulometria abaixo de 1 mm).
Na Figura 9 são mostrados os precipitadores da Usina de Fábrica.
Fonte: Disponível em:< www.vale.com >.Acesso em: 10 nov. 2015.
Figura 9. Precipitadores da Usina de Fábrica.
O pó coletado pelos precipitadores eletrostáticos deve ser transportado e
retornar ao processo através do sistema de transporte pneumático.
3.1.1 Funcionamento do Transporte pneumático
O pó coletado pelos precipitadores eletrostáticos é direcionado a uma
moega, depois transportado para um silo elevado, onde será novamente inserido ao
processo.
Na Figura 10 é demonstrado o fluxo do transporte de finos.
Fonte: Nol-Tec systems (2003, p. 2).
Figura 10. Fluxo do transporte de finos.
18
A maneira mais eficiente do transporte deste material é através de pulsos de
ar comprimido nos dutos que contêm o pó, fazendo com que a pressão provocada
no duto desloque o material até o silo.
Na Figura 11 é mostrado o fluxo do transporte pneumático de finos,
apresentando o sistema sem entrada auxiliar de ar.
Fonte: Nol-Tec systems (2003, p. 2).
Figura 11. Fluxo do transporte pneumático de finos.
Os pulsos de ar comprimido são provocados por um sistema pilotado de
regulagem de pressão.
Na Figura 12 é representado o sistema pilotado de regulagem de pressão.
Fonte: Nol-Tec systems (2003, p. 2). Figura 12. Sistema pilotado de regulagem de pressão.
Válvula de ventilação
Válvula de entrada
Fornecimento de ar exigido =>
do que a resistência
Sistema sem o “air assists” Pressão de operação = 100 +
Sistema com o “air assists” Pressão de operação = 20 +
19
O sistema pilotado de regulagem de pressão apresenta os seguintes
componentes: regulador, válvula agulha, duto de transporte, linha de ar de alta
pressão, linha de ar piloto, que são mostrados na Figura 13.
Fonte: Nol-Tec systems (2003, p. 3). Figura 13. Componentes do sistema pilotado de regulagem de pressão.
Na Figura 14 é mostrada a válvula pilotada de regulagem de pressão.
REGULADOR
VÁLVULA AGULHA
LINHA DE AR DE ALTA
PRESSÃO
LINHA DE AR PILOTO
DUTO DE TRANSPORTE
20
Fonte: Nol-Tec systems (2003, p. 4).
Figura 14. Válvula pilotada de regulagem de pressão.
Cada vez que o ar pilotado chega à válvula reguladora, esta libera o ar da
linha de alta pressão no duto de transporte, gerando o pulso de ar comprimido.
Na Figura 15 é apresentado o sistema pilotado de regulagem de pressão.
Fonte: Disponível em:< www.vale.com >.Acesso em: 10 nov. 2015.
Figura 15. Sistema pilotado de regulagem de pressão.
ENTRADA DO AR PILOTADO
SAÍDA DO AR REGULADO
(MESMA PRESSÃO QUE O AR
PILOTADO)
AR DE ALTA
PRESSÃO
21
Existem vários conjuntos de reguladores pilotados em toda a extensão da
tubulação. Com isso, o sistema garante que vários pulsos serão liberados, de acordo
com a demanda de material, gerando o transporte. Na Figura 16 vê-se o sistema de
transporte pneumático.
Fonte: Nol-Tec systems (2003, p. 5).
Figura 16. Sistema de transporte pneumático.
Quando a válvula solenoide libera o ar comprimido na linha pilotada através
da leitura do medidor de nível da moega, todo o sistema começa a funcionar e o
transporte é realizado.
Na Figura 17 são mostrados dois pontos com reguladores de pressão
pilotados instalados no duto de transporte de material.
Bolsas de ar que reduzem a resistência provocam menor pressão no sistema global e baixa velocidade
Válvula de admissão
Ar
Válvula de ventilação
Jatos de aeração
Ar
22
Fonte: Nol-Tec systems (2003, p. 7). Figura 17. Dois pontos com o regulador pilotado.
No Anexo A é apresentado o descritivo operacional que detalha os
procedimentos manuais e automáticos do transporte pneumático de finos. No estudo
para quantificar a economia de energia elétrica foi considerado que o sistema
trabalha no automático, que é a realidade do caso prático.
3.2 Funcionamento geral do precipitador
Segundo Meira (MEIRA, 2009), o precipitador eletrostático é usado para o
controle do material particulado. Em termos comerciais, é usado por quase um
século para o controle de emissões de cinzas de caldeiras, incineradores e outros
processos industriais, como a fabricação de cal, cimento, papel e processamento e
produção de ácidos.
O precipitador eletrostático é um equipamento muito importante nas plantas
industriais, sendo utilizado tanto para o controle das emissões de material
particulado para a atmosfera, quanto para a proteção de equipamentos auxiliares,
como os ventiladores de tiragem reduzida. Segundo Falaguasta (FALAGUASTA,
2005), o precipitador eletrostático pode atingir alta eficiência de remoção para uma
ampla faixa granulométrica, incluindo as partículas mais finas.
Segundo Branco (BRANCO, 2015), o precipitador eletrostático possibilita o
controle de poluição em empresas que emitem gases e partículas poluidoras à
atmosfera, por meio da captação de poluentes e liberação de gás limpo para a
atmosfera.
23
Suas vantagens residem na operação a elevadas temperaturas, alta
eficiência de coleta das partículas, baixa perda de carga e baixo custo de
manutenção, conforme Kim, Park e Lee (KIM et al., 2001) e Parker (PARKER, 2003).
Sua instalação, assim, está associada quase sempre ao controle ambiental.
No entanto, a recuperação e produtos como sulfato de sódio dentre outros metais,
fazem com que o precipitador se torne um equipamento fundamental.
O processo de extrair as partículas ou poluentes geradas pelo escape de gás tóxico das fábricas começa com o processo de ionização, no qual as partículas são eletrostaticamente carregadas. As placas ou outros mecanismos de coleta contidos nas laterais do precipitador atraem as partículas carregadas, que são neutralizadas antes de serem liberadas para um funil. Finalmente, um transportador leva as partículas para a área de descarte a fim de que recebam o tratamento adequado (BRANCO, 2015, p. 1).
Na Figura 18 é mostrado um modelo de precipitador eletrostático:
Fonte: Branco (2015, p. 1). Figura 18. Precipitador eletrostático.
Os precipitadores industriais apresentam eficiência de coleta superior a 99%
para grandes volumes de gases (NÓBREGA, 2002; ZHUANG et al., 2000; HUANG;
CHEN, 2002). O precipitador eletrostático promove a remoção de material
particulado, utilizando forças elétricas originadas na alta tensão aplicada nos
eletrodos de emissão para deslocar as partículas dos gases de exaustão até os
eletrodos de captação. O campo elétrico gerado nos eletrodos de emissão carrega
as partículas eletricamente pelo efeito corona e estas são atraídas pelos eletrodos
24
de captação, onde são aglomeradas, formando uma camada de material. Os
eletrodos de captação são submetidos a um ciclo intermitente de batimento,
provocando a queda do material particulado até as tremonhas inferiores, onde
ocorrerá a remoção do material aglomerado. Os gases limpos são encaminhados
para a chaminé.
Há, basicamente, dois tipos de precipitadores: o simples estágio, no qual o
processo de carregamento e a migração das partículas para a placa coletora
ocorrem em uma só etapa; e o duplo estágio, em que as partículas são carregadas
na primeira seção e removidas na seção seguinte (MEIRA, 2009).
Para Mizuno (MIZUNO, 2000), o precipitador de estágio simples tem a
vantagem de minimizar a suspensão das partículas já coletadas. Por outro lado,
Falaguasta (FALAGUASTA, 2005) evidencia que o duplo estágio tem um tempo
maior de carregamento da partícula e menor propensão à corona reversa.
3.3 Compressores utilizados no sistema
Os compressores projetados para o sistema quatro compressores e três
precipitadores para o processo conforme a Figura 19.
LINHA PRECIPITADORES
OBSERVAÇÕES:
PRESENÇA DO RECURSO "PESCOÇO DE CISNE" NA TUBULAÇÃO SAÍDA COMPRESSOR/ENTRADA LINHA PRINCIPAL
DUTOS DE AR PARA ENTRADA DE AR NA TEMPERATURA AMBIENTE PARA OS COMPRESSORES
EQUIPAMENTOS COMO SECADORES DE AR, PÓS-RESFRIADORES, OU FILTROS COALESCENTE NÃO SE ENCONTRAM INSTALADOS
MCA XG 01 MCA XG 02 MCA XG 03 MCA XG 04
RAXG03COMPRESSOR COMPRESSOR COMPRESSOR COMPRESSOR
RESERVATÓRIODE AR
LINHA PRINCIPAL
DUTO ENTRADA DE AR TEMPERATURA AMBIENTE
DUTO ENTRADA DE AR TEMPERATURA AMBIENTE
DUTO ENTRADA DE AR TEMPERATURA AMBIENTE
DUTO ENTRADA DE AR TEMPERATURA AMBIENTE
Figura 19. Linha precipitadores.
25
3.4 Problemas operacionais encontrados – primeira abordagem
Para abordar os problemas operacionais foram utilizadas duas técnicas.
Na primeira abordagem foi feita a avaliação dos compressores. O objetivo
final era o consumo de energia elétrica pelo compressor para gerar o ar requerido
pelo sistema de transporte, ou seja, definiu-se o volume de controle para essa
análise, conforme na Figura 20.
Figura 20. Linha precipitadores.
Para a realização desse estudo, foi utilizado um equipamento multicanal
(software que monitora a corrente dos compressores e a pressão do sistema),
instalado nos equipamentos para monitorar e determinar as características do
sistema instalado. Foi medido o desempenho individual dos compressores e a
pressão do sistema em relação aos processos de consumo dinâmico, o que torna
imperativo ter-se a máxima informação do sistema.
O sistema multicanal Intellisurvey armazena dados uma vez por segundo em
cada canal, resultando em mais de 3.000.000 de pontos de medida durante um ciclo
típico de produção de 7 dias.
Assim, o método detalhado consiste no seguinte: coloca-se um relógio
amperímetro em cada compressor e a pressão é controlada entre o ponto S e P,
conforme a Figura 26 (em toda a linha).
O relógio amperímetro envia os dados de cada compressor para o software,
que por sua vez transforma os dados de corrente em potência e vazão. Os dados
são disponíveis uma vez a cada segundo. Já, o monitoramento de pressão da linha
é enviado para o software que o registra diretamente como pressão, também uma
26
vez a cada segundo. As especificações individuais dos compressores também são
imputadas previamente no software.
Na Figura 21 é demonstrado o esquema com os dados resumidos dos
compressores, sistema e ambiente.
Fonte: Roxo (2014, p. 3).
Figura 21. Esquema com dados dos compressores, sistema e ambiente.
O objetivo é identificar oportunidades de redução do consumo de energia e
aumentar a viabilidade do sistema. São muitos os fatores considerados, mas os
principais são:
- Utilização ineficiente da capacidade do compressor;
- Compressor operando excessivamente em vazio;
- Pressão elevada do sistema;
- Armazenamento de ar insuficiente;
- Aplicação inadequada dos componentes do sistema de ar comprimido.
27
3.5 Análise e proposta de soluções para os problemas verificados
No Figura 22 é possível identificar o perfil de pressão do sistema relacionado
à vazão total dos compressores. Em azul observa-se a variabilidade da pressão no
decorrer dos sete dias analisados. Já em vermelho, observa-se a variabilidade da
vazão no mesmo período.
Fonte: Roxo (2014, p. 5). Figura 22. Estatísticas do sistema de caudal instalado.
Em primeira análise, já se verifica a grande variabilidade de pressão no
decorrer do tempo sugerindo que os compressores entram constantemente em
carga e alívio. Na Figura 23 são mostrados dados que permitem identificar uma
considerável diferença de vazão média dos compressores, demonstrando a
contribuição individual de cada compressor. Pode-se também perceber que, a vazão
média utilizada é de 41,63 m3/min e sendo que o sistema disponibiliza até 60,83
m3/min.
28
Fonte: Roxo (2014, p. 6). Figura 23. Visão geral do sistema.
Na Figura 23 é adicionado o perfil de potência dos compressores
relacionando a vazão total dos compressores e a pressão do sistema. Com isso, é
validada a hipótese da entrada constante dos compressores em alívio, indicada pela
alta variabilidade da potência dos compressores. Todas as vezes que o perfil da
pressão apresentar uma depressão, quer dizer que se está requerendo vazão para o
sistema, e um pico de potência significa que o compressor ou os compressores
estão em carga gerando vazão para o sistema.
Nas Figuras 24, 25 e 26, é mostrado o comportamento individual de cada
compressor relacionando potência, pressão e vazão.
29
Fonte: Roxo (2014, p. 10). Figura 24. GA110 X6001.
Fonte: Roxo (2014, p. 11). Figura 25. GA110 X6002.
30
Fonte: Roxo (2014, p. 12). Figura 26. XF125X6003.
Deve-se abordar e interpretar da mesma maneira os gráficos e os dados
individuais dos compressores, mostrando todo o sistema.
Na Figura 27 é mostrado o perfil carga base.
Fonte: Roxo (2014, p. 21). Figura 27. Perfil Carga Base do Sistema.
31
Ao simular o perfil de utilização dos compressores, no período de 8760
horas, é possível concluir que na maior parte do tempo o sistema requer a utilização
de apenas um compressor, conforme apresentado na figura 27. Consequentemente
haverá oportunidade na forma que se pode utilizar os compressores, visando melhor
eficiência energética.
Na figura 28 são sugeridos alguns itens que podem ser adicionados ao
sistema para melhorar a performance energética e a qualidade do ar.
Fonte: Roxo (2014, p. 22). Figura 28. Esquema proposto do lado do fornecimento de ar.
Do ponto de vista energético, pode-se focar em dois itens: o primeiro seria o
controlador do sistema (X8 I e DRD2400) que controla a pressão do sistema e, com
isso, ligar e desligar os compressores para melhorar o desempenho energético.
Inicialmente, não foi estudado, por se mostrar economicamente inviável, e por
existirem outras formas de melhoria sem investimento.
Já o segundo item sugerido é adicionar a esse sistema um compressor
acionado por um inversor de frequência (IRN200CC100), que é uma abordagem
32
interessante já que é mudada a forma de adicionar vazão ao sistema, fazendo com
que esse compressor sempre seja o primeiro a ser acionado no momento que
houver solicitação de vazão.
Na Figura 29 é demonstrada a relação de capacidade de vazão relacionado
ao consumo de energia em 3 sistemas, o sistema carga-alívio, que é o sistema atual
que está sendo estudado; o sistema modulação, que seria uma outra forma que pelo
gráfico se monstra menos eficiente que o atual; e o sistema VSD (Variable Speed
Drive), que possibilita economia de energia elétrica ao utilizar um sistema que possui
compressor ou compressores com inversor de frequência, que possibilitam a
variação da velocidade do motor. Ao inserir o inversor de frequência o consumo
energético cresce linearmente com a vazão.
Fonte: Atlas Copco (p. 38, 2015). Figura 29. Relação Capacidade de Vazão x Consumo de Energia.
33
3.6 Conclusão primeira abordagem
Na Figura 30 é apresentado um resumo de todos os dados obtidos na
análise, como também os resultados possíveis de economia em consumo de energia
elétrica.
Fonte: Roxo (2014, p. 1). Figura 30. Oportunidade Total de Poupança.
Pode-se concluir que, no sistema estudado há várias oportunidades de
economia energética, em razão da ampla variação de potência apresentada pelos
três compressores nos 7 dias analisados.
Ao inserir um compressor que possui variação de frequência (o motor varia a
velocidade de acordo com a demanda de vazão), o sistema tende a diminuir as
entradas em carga e alívio realizando uma economia de aproximadamente 25% do
consumo energético. Existem ainda outras oportunidades que poderão trazer
benefício no consumo, para isso será necessário um estudo minucioso no sistema
de vazão, focando em outro volume de controle, que no caso, seria o transporte
propriamente dito. Para a empresa analisada, não foi dado o enfoque de retorno
financeiro com o investimento realizado, uma vez que a tarifa de energia elétrica
possui preços que poderiam tornar inviável do ponto de vista financeiro. Porém, é
importante ressaltar que tal processo é necessário por regra de legalidade
ambiental.
34
3.7 Problemas operacionais encontrados – segunda abordagem
Na segunda abordagem procura-se investigar o sistema requerente
(transporte pneumático) que é o gerador da demanda de ar comprimido. Com uma
melhor compreensão da demanda pode-se buscar oportunidades de tornar mais
eficiente a utilização dos compressores minimizando o consumo de energia elétrica.
Na figura 31 é demonstrado o volume de controle que será estudado a seguir.
LINHA PRECIPITADORES
VOLUME DE CONTROLE
MCA XG 01 MCA XG 02 XF 125
RA XG01COMPRESSOR COMPRESSOR COMPRESSOR
RESERVATÓRIODE AR
LINHA PRINCIPAL
DUTO DESCARGA DE AR QUENTE PARA O
AMBIENETE
RA XG02
RA XG03
RESERVATÓRIODE AR
RESERVATÓRIODE AR
DUTO DESCARGA DE AR QUENTE PARA O
AMBIENETE
DUTO DESCARGA DE AR QUENTE PARA O
AMBIENETETransportador pneumático TP XG -01/02/03
Moega pulmão MG - XG 01/02/03
(02) Válvula Pneumática DK-PE-XG-02 A/B
(2) Válvula pneumática DKPE-XG 01 - A/B
(75) Conjunto air assist
Figura 31. Volume de Controle.
Serão avaliados os impactos dos seguintes itens do sistema do transporte
pneumático: Transporte de finos nos 3 precipitadores acontecendo de forma
concomitante; Tempo de transporte acima do esperado.
3.8 Análise e proposta de soluções para os problemas encontrados
3.8.1 Transporte de finos nos 3 precipitadores acontecendo de forma
concomitante
Nos instantes em que o transporte ocorre simultaneamente nos 3
precipitadores verifica-se o pico de demanda de ar comprimido. Nesses momentos,
um terceiro compressor será necessário ou, dependendo da situação do processo,
até mesmo um quarto compressor para suprir a demanda de vazão momentânea.
Estudando o processo de transporte em cada precipitador é possível alterar
na lógica do programa, para não acontecer o transporte simultâneo, portanto ao se
35
implantar esse modelo teremos a eliminação de partidas pelo transporte
concomitante.
MÊ S NÚME R O DE P AR T IDAS
J ANE IR O 107
F E VE R E IR O 8
MAR Ç O 49
AB R IL 122
MAIO 58
J UNHO 9
J ULHO 5
AGO S TO 1
S E TE MB R O 3
O UTUB R O 113
NO VE MB R O 2
D E ZE MB R O 1
T O T AL 478
C O NS UMO E NE R G IA E L É T R IC A P O R P AR T IDA (K WH) 1,54
C O NS UMO E NE R G IA E L É T R IC A ANO 2015 (K WH) 736,12
NÚME R O DE C O NC O MIT ÂNC IAS P O R MÊ S ANO 2015
Figura 32. Número de concomitâncias por mês.
A alteração no software de controle do transporte pode ser feito inserindo no
código a não permissão da simultaneidade do transporte nos 3 precipitadores. Um
possível efeito prejudicial seria a emissão devido à interrupção do transporte no
precipitador preterido no momento da simultaneidade. Porém, como o tempo total do
transporte é curto (aproximadamente 5 minutos) as moegas conseguem continuar
armazenando material particulado até que esteja liberado o início do transporte, ou
seja, o processo de captação não é paralisado em nenhum momento. É
aconselhável que, o transporte seja sempre realizado pelo precipitador 3, que é o de
maior volume e, portanto, teria o maior risco de emissão.
Com a eliminação dessas partidas haverá alguma economia no consumo de
energia elétrica, que será mínima já que na partida direta dos motores de indução as
correntes são da ordem de seis a sete vezes a nominal. Porém o fator de potência
neste instante é muito baixo devido ao alto conteúdo de energia reativa, de forma
que a demanda de energia ativa (de onde o (consumo em kW é calculado) não seja
tão significativa. O cálculo da parcela de demanda nas contas de energia considera
36
esta energia ativa no período de integração de 15 minutos. Numericamente, a
partida de um motor de, por exemplo, 300 kVA é da ordem de 450 kW que, durante
um período de 100 a 150 ciclos (típico de partida), não é significativo se comparado
ao período de integração de 15 minutos medido pelas concessionárias conforme
estabelece a resolução 414 da Aneel. Em outras palavras, a energia ativa
consumida no intervalo de 15 minutos, que define a demanda do intervalo, tem muito
pouco impacto no consumo de energia ativa que ocorre no máximo em alguns
segundos.
Diante do exposto, os ganhos advindos desse enfoque são mais relevantes
do ponto de vista de preservação do ativo, pois, a eliminação de 478 partidas
contribui para o menor desgaste de componentes do compressor, do que
propriamente em eficiência energética.
3.8.2 Tempo de transporte acima do esperado
No item 3.8.1 deste trabalho foi abordado que o transporte pode ser feito
com o menor número de compressores ligados, pois, a possibilidade de partir menos
vezes os compressores, há economia de energia elétrica com a diminuição de
partidas desnecessárias.
Já no item 3.8.2 será verificado o motivo da variabilidade do tempo de
transporte, e se é possível padronizar um tempo ótimo para o transporte. Portanto,
têm-se para efeito de estudo a seguinte análise, quanto menor o tempo, menos ar é
necessário para o transporte, e consequentemente, quanto menor o tempo menos
energia elétrica será utilizada. Na prática podemos observar que se alguns
parâmetros do precipitador não estiverem corretos (falta de mangueiras do ar
pilotado, ajuste de válvulas, defeitos em solenoides, etc.) haverá uma queda de
pressão no transporte, o que ocasiona um transporte mais lento e algumas vezes, a
sua interrupção. Momentaneamente, essa queda de pressão pode ser compensada
pela utilização de mais um compressor, o que indica aumento do consumo de
energia elétrica. Para quantificar o consumo de energia elétrica foi padronizada a
utilização de apenas 2 compressores, e avaliado o tempo de transporte de finos no
período de um mês, e nesse mesmo período foram avaliadas as falhas que
ocorreram no sistema.
37
Na Tabela 2 é apresentado o tempo médio, ótimo e máximo de transporte no
período de um mês.
Tabela 2. Tempo de transporte de finos
01/10/2014 à 01/11/2014
Quantidade de
Transportes
Tempo médio de Transporte
(horas)
Tempo Ótimo de Transporte*
(horas)
Maior Tempo de Transporte
(horas)
Precipitador 1 269 0,02 0,021 0,04
Precipitador 2 442 0,05 0,052 0,13
Precipitador 3 2743 0,20 0,085 0,40 *tempo ótimo de transporte foi obtido realizando testes
Analisando os dados da Tabela 2 podem-se inferir oportunidades de
economia. O objetivo é que o tempo padrão em todos os transportes deve ser o
tempo ótimo de transporte que é 0,02 horas para o precipitador 1, 0,052 horas
para o precipitador 2 e 0,085 horas para o precipitador 3. Através do
acompanhamento das ações efetuadas no decorrer do mês foi verificado os modos
de falhas que levam os transportes a ocorrerem em tempos elevados (exemplo 0,40
horas precipitador 3), o que faz a média ficar muito distante do tempo ótimo de
transporte (exemplo média 0,20 horas precipitador 3). Na Tabela 3 são verificados
os modos, forma de detecção e correção de falhas.
38
Tabela 3. Modos de Falhas.
Possíveis problemas no transporte pneumático
Defeito Causas Efeitos Solução
Não ocorre o
transporte de
particulado ou
transporte muito
longo (excede o
tempo de transporte
Regulagem de
pressão abaixo da
especificada da
PCV101/202/302
(válvula reguladora de
pressão das válvulas
piloto – AIR ASSIST)
A pressão não é
o suficiente para
atuação do
sistema AIR
ASSIST.
Verificar o ajuste da
PCV102/202/302 através do
manômetro PI103/203/303
(válvula reguladora de pressão
das válvulas piloto – AIR
ASSIST) – pressão
especificação do fabricante (2 a
3kg/cm2)
Regulagem de
pressão acima da
especificada da
PCV101/202/302
(válvula reguladora de
pressão das válvulas
piloto – AIR ASSIST)
Ocorre uma
sobrepressão no
sistema AIR
ASSIST
danificando os
diafragmas do
sistema
Verificar o ajuste da
PCV102/202/302 através do
manômetro PI103/203/303
(válvula reguladora de pressão
das válvulas piloto – AIR ASSIT)
– pressão especificação do
fabricante (2 a 3kg/cm2).
Substituir os diafragmas
danificados.
Obstrução na
tubulação de saída do
transporte pneumático
Não ocorre o
transporte de
particulado
Desobstruir a tubulação.
Verificar a pressão do
PI101/201/301 se está variando
durante o transporte, para
garantir que há mais obstrução.
Obs. Durante o transporte a
pressão do PI101/201/301 inicia
com aproximadamente 4kg/cm2
finaliza o término do transporte
com 0,5 a 1,0kg/cm2.
Baixa pressão de
transporte
Não ocorre o
transporte de
particulado
Verificar funcionamento dos
compressores MVAXG01/02/03
Sonda de nível
mínimo do vaso não
está atuando
Transporte muito
longo – excede
o tempo de
transporte
Calibrar sonda de nível mínimo
com material particulado.
39
Na Tabela 4 é apresentado o gasto anual de energia elétrica do transporte
do precipitador 3. Os precipitadores 1 e 2 foram desconsiderados em função do
tempo médio de transporte ser muito próximo ao tempo ótimo de transporte. É
demonstrada também a oportunidade de economia, supondo que os procedimentos
e verificações do sistema são no tempo ótimo de transporte, e para isso basta que
as condições mostradas na Tabela 3 sejam solucionadas.
Tabela 4. Cálculo de economia com tempo de transporte ótimo.
Análise Tempo ótimo de transporte Tempo médio de transporte Tempo máximo de transporte
Precipitador 3 0,085 0,2 0,4
Quantidade de transporte 2015 Potência motor compressor
KW (eficiência 0,94)
Número de Compressores Consumo anual
Tempo ótimo de transporte KWH
19463 117,4 2 388442,554
Economia real anual (consumo médio – mínimo)
KMH
Potencial de economia anual (consumo máximo – mínimo)
KWH
Consumo anual Tempo médio de transporte
KWH
Consumo anual Tempo máximo de transporte
525539,926 1439522,406 913982,48 1827964,96
Foi considerada uma economia real no período de um ano de 525.539,926
kWh no transporte com o precipitador 3, uma vez que esse é o resultado obtido
deslocando a média de transporte para o valor ótimo de 0,085 horas. Ao realizar o
acompanhamento do transporte e garantindo todos os parâmetros da Tabela 2,
conclui-se que é perfeitamente possível manter todos os transportes com o tempo
ótimo, buscando sempre a máxima eficiência energética do sistema. O valor
1.439.522,406 kWh é o potencial de economia se o sistema trabalhar no tempo
máximo, 0,40 horas para o precipitador 3. No entanto, para não superestimar os
ganhos, foi considerado que o ganho na planta estudada é o relativo ao consumo
com o tempo médio do transporte, que foi de 0,2 horas para o precipitador 3.
Obviamente, em função do precipitador 3 ter o maior número de transporte e maior
tempo médio, é o sistema onde existe a maior oportunidade de economia. Portanto,
o monitoramento para manutenção das condições ótimas de operação deve ser
mais intenso nesse local.
3.9 Conclusão segunda abordagem
Ao atuar no sistema verificaram-se várias possibilidades de atuação para
que houvesse menos solicitação de vazão de ar, e consequentemente, menor
consumo de energia elétrica para geração de ar comprimido. O método para
40
quantificar o consumo de energia elétrica foi empregado os dados do motor de
acionamento dos compressores com potência de 150 CV. Com esses dados foi
estimado o consumo por partida e o consumo por tempo de utilização, considerando
que em todo momento que ocorre o processo do transporte de finos têm-se 2
compressores operando. Em resumo, após serem tomadas as ações, verificaram-se
as oportunidades de economia na segunda abordagem, conforme a seguir:
Economia com diminuição de partidas após eliminação de concomitância do
transporte como mostrado na figura 37
Economia após eliminação dos problemas (Tabela 4): 525.539,926 KWH por
ano;
41
4 CONCLUSÃO
A proposta dessa pesquisa foi analisar a eficiência energética no transporte
pneumático de finos dos precipitadores, comprovando o modo mais eficiente do
ponto de vista energético para a realização do transporte do material particulado de
minério de ferro.
Na primeira abordagem verifica-se que após investir em um compressor com
inversor de frequência obtêm-se uma economia de 593.592 kWh por ano. Já na
segunda abordagem verifica-se que com padronizações no modo de operação do
sistema obtêm-se uma economia de 525.539,926 kWh por ano. É importante
lembrar que esse valor pode ser maior caso seja considerada a possibilidade do
sistema operar com eficiência ainda pior (médias de tempo de transporte mais altas)
do que a verificada. Portanto, ao ser implantado os itens propostos nesse estudo
pode-se obter uma economia total de 1.119.131,93 kWh por ano, considerando
uma tarifa de 0,25 centavos por kWh (média de cobrança em MG no ano 2015)
representando uma economia de R$ 279.782,75. Na busca de uma melhor eficiência
energética desse sistema, os seguintes benefícios podem ser listados:
Aumento da vida útil dos compressores ao diminuir o número de partidas;
Aumento da confiabilidade do sistema com a estabilidade operacional;
Padronização de atividades de manutenção para identificação de falhas;
Diminuição de mão de obra ao reduzir ou zerar problemas corretivos no
transporte;
Portanto, dentro da estratégia da manutenção de um sistema é fundamental
entender não só o funcionamento de um sistema sob o aspecto do produto final que
no caso é transportar finos. O fato de ter um sistema em funcionamento não significa
que este esteja operando da maneira mais confiável e com menor custo, ou seja, ao
realizar o transporte de finos da maneira mais eficiente energeticamente, também
será realizado o transporte da maneira mais econômica em vários outros aspectos.
42
Anexo A
Funcionamento do transporte pneumático de finos
O descritivo operacional do sistema de transporte pneumático na fase
densa, sem purga, apresenta válvulas borboletas.
A.1 Válvulas Borboletas – transportador pneumático
Existem 04 (quatro) válvulas tipo borboleta para realizar as funções de
alimentação, respiro e despressurização do transportador pneumático TP-01,
conforme segue:
a) Válvula Borboleta de Sacrifício VB-01: Atua na alimentação do
transportador pneumático, possuindo uma válvula solenóide VS-01 e dois fins de
curso (ZS-01 / ZS-02) para indicação de posição aberta / fechada. Esta válvula fica
normalmente fechada com a válvula solenóide VS-01 desenergizada quando o
painel de controle está energizado.
b) Válvula Borboleta de Alimentação VB-02: Atua na alimentação e
selagem do transportador pneumático, possuindo uma válvula solenóide VS-02 e
dois fins de curso (ZS-03 / ZS-04) para indicação de posição aberta / fechada. Esta
válvula fica normalmente fechada com a válvula solenóide VS-02 desenergizada
quando o painel de controle está energizado.
c) Válvula Borboleta de Respiro Sólida VB-03: Atua no respiro,
despressurização e selagem do transportador pneumático, possuindo uma válvula
solenóide VS-03 e dois fins de curso (ZS-05 / ZS-06) para indicação de posição
aberta / fechada. Esta válvula fica normalmente aberta com a válvula solenóide VS-
03 energizada quando o painel de controle está energizado.
d) Válvula Borboleta de Respiro com Orifício VB-04: Atua no respiro e
despressurização do transportador pneumático, atuando como “escrava” da válvula
borboleta de alimentação VB-02, não possuindo válvula solenóide e fins de curso.
A.2 Sistema de aeração – moega pulmão
O sistema de aeração da moega pulmão MG-01 é composto de bicos
injetores de ar comprimido dispostos ao redor do cone de descarga da moega. A
43
injeção de ar comprimido através dos bicos injetores é realizada por uma válvula
solenóide VS-05.
O sistema de aeração funciona através de pulsos, energizando e
desenergizando a válvula solenóide VS-05, durante o ciclo de operação.
Tipicamente deverá ser ajustado um tempo de permanência de 0 a 10
segundos (energização) e um tempo de intervalo entre pulsos de 0 a 60 segundos
(desenergização), durante o ciclo de operação do sistema de aeração.
Deverá ser prevista uma tecla na Interface Homem Máquina (IHM) ou
supervisório para seleção manual / automática (MANUAL / AUTO) do sistema de
aeração da moega pulmão MG-01. Na condição MANUAL o sistema de aeração
permanecerá ligado continuamente, independentemente de qualquer condição,
quando o painel de controle estiver energizado. Na condição AUTO o sistema de
aeração estará intertravado ao ciclo de carregamento automático do transportador
pneumático TP-01.
A.3 Filtro de mangas – silo de recebimento
O filtro de mangas FM-01 do silo de recebimento SL-01 possui um
seqüenciador eletrônico (timer) KC-01 para controlar o ciclo de limpeza dos
elementos filtrantes.
Deverá ser prevista uma tecla na IHM ou supervisório para seleção manual /
automático (MANUAL / AUTO) do timer KC-01 do filtro de mangas FM-01. Na
condição MANUAL o timer ficará energizado continuamente, independentemente de
qualquer condição, quando o painel de controle estiver energizado. Na condição
AUTO o timer ficará intertravado ao ciclo de transporte automático.
Tipicamente, na condição AUTO o timer do filtro de mangas é energizado,
permanecendo assim durante todo o ciclo de transporte. O timer ainda permanecerá
energizado por um tempo adicional ajustável de 0 a 60 segundos, quando terminar o
ciclo de transporte.
A.4 Sensores de nível – moega pulmão, transportador pneumático e
silo de recebimento
Existem 04 (quatro) sensores de nível no sistema para a detecção de nível
alto ou baixo de material nos equipamentos, a saber:
44
a) Sensor de Nível Alto LSH-01: Localizado no transportador pneumático TP-
01, tem a função de controlar o ciclo de carregamento, liberando ou encerrando o
ciclo.
b) Sensor de Nível Baixo LSL-01: Localizado no transportador pneumático
TP-01, tem a função de indicar o final do ciclo de transporte.
c) Sensor de Nível Alto LSH-02: Localizado na moega pulmão MG-01, tem a
função de desligar o sistema de descarga, através de calhas de fluidização do
precipitador eletrostático. Esta condição deve prever um alarme, pois se trata de
uma condição anormal do sistema, exigindo a intervenção urgente do operador.
d) Sensor de Nível alto LSH-03: Localizado no silo de recebimento SL-01,
tem a função de liberar ou inibir o início de um ciclo de transporte.
A.5 Pressostato – transportador pneumático
Existe um pressostato no transportador pneumático TP-01 que possui dois
contatos PSL-01 e PSH-01, a saber:
a) Pressão Baixa PSL-01: Tem a função de liberar ou inibir o início do ciclo
de carregamento, indicando se o transportador está pressurizado ou
despressurizado.
b) Pressão Alta PSH-01: É a pressão mínima a ser atingida durante o ciclo
de transporte, indicando a normalidade ou não do ciclo de transporte.
A.6 Sistema de controle de pressão (SCP)
O sistema de controle de pressão SCP é responsável pela pressurização da
linha de ar piloto, que controla a pressão ao longo de todo o sistema de transporte
pneumático.
O sistema de controle de pressão é composto por uma válvula reguladora de
pressão de ajuste manual e uma válvula solenóide VS-04.
O ciclo de transporte é iniciado com a energização de válvula solenóide VS-
04 e concluído com a sua desenergização.
45
A.7 Energização do sistema
a) O sistema é energizado pressionando o botão de alimentação na porta do
painel “LIGA”. A sinalização “LIGADO” será ativada, indicando que o sistema está
ligado. O sistema poderá ser desligado pressionando-se o botão “DESLIGA” na
porta do painel.
b) O sistema também poderá ser desligado pressionando-se o botão
“EMERGÊNCIA” na porta do painel, que ficará travado na posição desligado. Para
liberar a energização do sistema novamente, o botão “EMERGÊNCIA” deverá ser
destravado.
A.8 Operação em modo automático
A operação em modo automático abrange o início da sequência automática,
o ciclo de carregamento e o ciclo de transporte.
A.8.1 Início da sequência automática
a) Energizar o painel de controle.
b) Colocar o sistema de aeração da moega pulmão na condição “AUTO”.
c) Colocar o timer do filtro de mangas do silo de recebimento na condição
“AUTO”.
d) Selecione o modo automático pressionando a tecla “Iniciar Auto” na IHM
ou supervisório.
e) Tipicamente, os ciclos de carregamento e transporte reiniciam-se
automaticamente, parando somente quando o silo de recebimento estiver cheio ou o
sistema for retirado do modo automático através da tecla “Parar Auto” na IHM ou
supervisório.
46
A.8.2 Ciclo de carregamento
a) As seguintes condições devem existir para início do ciclo de carregamento
em automático:
O silo de recebimento SL-01 não deve estar cheio, conforme indicação
da chave de nível alto LSH-03.
O transportador pneumático TP-01 não deve estar cheio, conforme
indicação da chave de nível alto LSH-01.
O transportador pneumático TP-01 não deve estar pressurizado,
conforme indicação do pressostato de pressão baixa PSL-01.
A válvula borboleta de respiro sólida VB-03 deve estar aberta, válvula
solenóide VS-03 energizada e respectivo fim de curso indicador de posição atuado.
b) O sistema de aeração da moega pulmão é ativado. Ajuste típico de 1,0
segundo de permanência da válvula solenóide VS-05 energizada e 5,0 segundos de
intervalo entre pulsos com a válvula solenóide VS-05 desenergizada.
c) A válvula borboleta de alimentação VB-02 é aberta através da
energização da válvula solenóide VS-02 (a válvula borboleta de respiro com orifício
VB-04 abre em conjunto com a VB-02, pois opera como “escrava”).
d) Atingido o fim de curso indicador de que a válvula borboleta de
alimentação VB-02 está aberta, a válvula borboleta de sacrifício VB-01 é aberta
através da energização da válvula solenóide VS-01.
e) Quando as válvulas de alimentação, sacrifício e respiro estiverem abertas,
o material fluirá para o interior do transportador pneumático até que o sensor de
nível alto LSH-01 seja atingido, indicando que o transportador pneumático está
carregado.
f) Quando o sensor de nível alto LSH-01 do transportador pneumático indicar
que o mesmo está cheio a válvula borboleta de sacrifício VB-01 fechará através da
desenergização da válvula solenóide VS-01.
g) Quando a válvula borboleta de sacrifício VB-01 estiver fechada, com a
confirmação do respectivo fim de curso, deverá ser contado um tempo de 2 a 3
segundos para fechamento da válvula borboleta de alimentação VB-02. O
fechamento da válvula borboleta de alimentação VB-02 é feito através da
desenergização da válvula solenóide VS-02. A válvula borboleta de respiro com
47
orifício VB-04, “escrava”, é fechada em conjunto com a válvula borboleta de
alimentação VB-02.
h) No momento do início da abertura da válvula borboleta de alimentação
VB-02 (energização da válvula solenóide VS-02) deverá ser iniciada uma contagem
de tempo que se encerra quando atingido o nível alto LSH-01 do transportador
pneumático ou com a retirada do sistema do modo automático para o manual. Caso
o tempo seja superior a um tempo pré-ajustado de comparação, um alarme de
“tempo de carregamento muito longo” deverá ser gerado.
i) As válvulas borboletas de sacrifício, alimentação e respiro possuem
chaves fim de curso para a indicação de posição aberta / fechada. Um alarme deve
ser gerado caso as válvulas estejam fora de uma destas posições (aberta / fechada),
exceto na condição de mudança de uma posição para a outra posição (abertura ou
fechamento), quando deve ser previsto um tempo de 5 a 10 segundos, para que a
válvula possa mover de uma posição para a outra sem que seja gerado o sinal de
alarme.
j) Durante todo o ciclo de carregamento a mensagem “CARREGANDO” deve
ser mostrada na IHM ou supervisório.
k) O ciclo de carregamento está concluído e o ciclo de transporte será
iniciado.
A.8.3 Ciclo de transporte
a) Com o fechamento da válvula borboleta de alimentação VB-02,
devidamente confirmado pelo respectivo fim de curso, é feito o fechamento da
válvula borboleta de respiro sólida VB-03, através da desenergização da válvula
solenóide VS-03.
b) Quando todas as válvulas borboletas (sacrifício, alimentação e respiro)
estiverem fechadas, devidamente confirmado pelas respectivas chaves fim de curso,
a válvula solenóide VS-04 do sistema de controle de pressão SCP será energizada,
iniciando-se o transporte de material do transportador pneumático TP-01 para o silo
de recebimento SL-01.
c) Com o material sendo transportado, o transportador pneumático TP-01
começará a esvaziar. Quando o sensor de nível baixo LSL-01 ficar descoberto,
indicando que o vaso transportador está vazio, a válvula solenóide VS-04 do sistema
48
de controle de pressão SCP será desenergizada após um tempo pré-ajustado de 0 a
15 segundos, para prevenir retorno de material da tubulação para o interior do
transportador pneumático.
d) Durante o transporte do material devido ao fluxo turbulento dentro do
transportador pneumático, poderão existir situações em que o sensor de nível baixo
fique descoberto de material por um curto espaço de tempo sem que o transportador
pneumático esteja realmente vazio. Desta forma, deve ser previsto um tempo
associado ao sensor de nível baixo de 0 a 30 segundos, somente se o sensor ficar
descoberto durante este tempo pré-ajustado o sistema entenderá que o nível baixo
foi atingido e o transportador pneumático está vazio.
e) Durante o período em que a válvula solenóide VS-04 do sistema de
controle de pressão SCP estiver energizada, a mensagem “TRANSPORTANDO”
deverá ser exibida na IHM ou supervisório.
f) Após a desenergização da válvula solenóide VS-04 do sistema de controle
de pressão SCP deverá ser ajustado o tempo de 0 a 15 segundos para
despressurização da linha de ar piloto.
g) Decorrido o tempo de despressurização da linha de ar piloto, a válvula de
respiro sólida VB-03 será aberta através da energização da válvula solenóide VS-03
para despressurização do transportador pneumático.
h) Atingida a pressão baixa ajustada no pressostato PSL-01, as válvulas de
sacrifício, alimentação e respiro poderão abrir novamente para início de novo ciclo
de carregamento.
i) Durante o período em que a válvula borboleta de respiro sólida VB-03
estiver aberta e a pressão baixa PSL-01 não foi atingida a mensagem
“DESPRESSURIZANDO” deverá ser mostrada na IHM ou supervisório.
j) No momento da energização da válvula solenóide VS-04 do sistema de
controle de pressão SCP deverá ser iniciada uma contagem de tempo até sua
desenergização, que excedendo ao tempo de comparação pré-definido sinalizará a
condição de “transporte muito longo”.
Vale observar que, caso esta condição de alarme ocorra, a válvula solenóide
VS-04 do sistema de controle de pressão SCP será desenergizada e a válvula
borboleta de respiro sólida VB-03 deverá ser aberta através da energização da
válvula solenóide VS-03 até que a pressão interna do transportador pneumático
49
abaixe atingindo a pressão baixa PSL-01 no pressostato. Após a despressurização
do sistema um novo ciclo de transporte será iniciado.
k) No momento da energização da válvula solenóide VS-04 do sistema de
controle de pressão SCP também deverá ser iniciada uma contagem de tempo até
que a pressão alta PSH-01 do pressostato seja atingida. Caso esta pressão alta
PSH-01 não seja atingida dentro de um período de tempo pré-definido, um alarme
de “falha em atingir pressão alta” será mostrado.
É bom ressaltar que, no caso da condição de alarme, a válvula solenóide
VS-04 do sistema de controle de pressão SCP será desenergizada e a válvula
borboleta de respiro sólida VB-03 deverá ser aberta através da energização da
válvula solenóide VS-03 até que a pressão interna do transportador pneumático
abaixe atingindo a pressão baixa PSL-01 no pressostato. Após a despressurização
do sistema um novo ciclo de transporte será iniciado.
l) Sempre que um ciclo de transporte for iniciado o sistema de limpeza do
filtro de mangas FM-01 do silo de recebimento SL-01 deverá ser acionado através
da energização do timer KC-01, devendo permanecer ligado durante todo o ciclo de
transporte e por algum tempo adicional a ser ajustado entre 0 a 60 segundos após o
final do ciclo de transporte.
m) Durante a realização do ciclo de transporte, caso a tecla “Parar Auto” seja
acionada, o ciclo de transporte automático não deve ser interrompido até a
conclusão da última etapa do procedimento.
n) Da mesma forma, caso o sensor de nível alto do silo de recebimento LSH-
03 seja atingido durante o ciclo de transporte, o ciclo automático não deve ser
interrompido até a conclusão da última etapa do procedimento.
50
A.9 Operação em modo manual
A operação em modo manual abrange o início da sequência manual, o ciclo
de carregamento e o ciclo de transporte.
A.9.1 Início da sequência manual
a) Energizar o painel de controle.
b) Caso o sistema esteja operando em modo automático, selecione o modo
manual pressionando a tecla “Parar Auto” na IHM ou supervisório.
c) Colocar o sistema de aeração da moega pulmão na condição “MANUAL”.
d) Colocar o timer do filtro de mangas do silo de recebimento na condição
“MANUAL”.
A.9.2 Ciclo de carregamento
a) As seguintes condições são exigidas para o início do ciclo de
carregamento manual:
O sistema não deve estar em modo automático.
O silo de recebimento SL-01 não deve estar cheio, conforme indicação
da chave de nível alto LSH-03.
O transportador pneumático TP-01 não deve estar cheio, conforme
indicação da chave de nível alto LSH-01.
O transportador pneumático TP-01 não deve estar pressurizado,
conforme indicação do pressostato de pressão baixa PSL-01.
A válvula borboleta de respiro sólida VB-03 deve estar aberta, a válvula
solenóide VS-03 energizada e respectivo fim de curso indicador de posição atuado.
b) Pressione e mantenha pressionada a tecla “CARGA MANUAL” na IHM ou
supervisório. O sistema deverá realizar as seguintes operações, conforme segue:
c) A válvula borboleta de alimentação VB-02 é aberta através da
energização da válvula solenóide VS-02 (a válvula borboleta de respiro com orifício
VB-04 abre em conjunto, pois opera como “escrava”).
51
d) Atingido o fim de curso indicador de que a válvula borboleta de
alimentação VB-02 está aberta, a válvula borboleta de sacrifício VB-01 é aberta
através da energização da válvula solenóide VS-01.
e) Quando as válvulas de alimentação, sacrifício e respiro estiverem abertas,
o material fluirá para o interior do transportador pneumático até que o sensor de
nível alto LSH-01 seja atingido, indicando que o transportador pneumático está
cheio.
f) Quando o sensor de nível alto LSH-01 do transportador pneumático indicar
que o mesmo está cheio a válvula borboleta de sacrifício VB-01 fechará através da
desenergização da válvula solenóide VS-01.
g) Quando a válvula borboleta de sacrifício VB-01 estiver fechada, com a
confirmação do respectivo fim de curso, deverá ser contado um tempo de 2 a 3
segundos para fechamento da válvula borboleta de alimentação VB-02. O
fechamento da válvula borboleta de alimentação VB-02 é feito através da
desenergização da válvula solenóide VS-02. A válvula borboleta de respiro com
orifício VB-04, “escrava”, fecha em conjunto com a válvula borboleta de alimentação
VB-02.
h) Caso a tecla “CARGA MANUAL” seja solta antes que o nível alto LSH-01
do transportador pneumático seja atingido, o sistema deverá realizar as seguintes
operações, conforme segue:
- A válvula borboleta de sacrifício VB-01 fechará através da desenergização
da válvula solenóide VS-01.
- Quando a válvula borboleta de sacrifício VB-01 estiver fechada, com a
confirmação do respectivo fim de curso, deverá ser contado um tempo de 2 a 3
segundos para fechamento da válvula borboleta de alimentação VB-02. O
fechamento da válvula borboleta de alimentação VB-02 é feito através da
desenergização da válvula solenóide VS-02. A válvula borboleta de respiro com
orifício VB-04, “escrava”, fecha em conjunto com a válvula borboleta de alimentação
VB-02.
- As válvulas borboletas de sacrifício, alimentação e respiro possuem chaves
fim de curso para a indicação de posição aberta / fechada. Um alarme deve ser
gerado caso as válvulas estejam fora de uma destas posições (aberta / fechada),
exceto na condição de mudança de uma para a outra posição (abertura ou
fechamento), quando deve ser previsto um tempo de 5 a 10 segundos para que a
52
válvula possa mover-se de uma posição para a outra sem que seja gerado o sinal de
alarme.
- Durante todo o ciclo de carregamento a mensagem “CARREGANDO” deve
ser mostrada na IHM ou supervisório.
O ciclo de carregamento manual está concluído e o ciclo de transporte
manual poderá ser iniciado.
A.9.3 Ciclo de transporte
a) Pressione a tecla “TRANSPORTE MANUAL” na IHM ou supervisório.
b) Com o fechamento da válvula borboleta de alimentação VB-02, e
devidamente confirmado pelo respectivo fim de curso, é feito o fechamento da
válvula borboleta de respiro sólida VB-03, através da desenergização da válvula
solenóide VS-03.
c) Quando todas as válvulas borboletas (sacrifício, alimentação e respiro)
estiverem fechadas, e devidamente confirmado pelas respectivas chaves fim de
curso, a válvula solenóide VS-04 do sistema de controle de pressão SCP será
energizada, iniciando-se o transporte de material do transportador pneumático TP-01
para o silo de recebimento SL-01.
d) Com o material sendo transportado, o transportador pneumático TP-01
começará a esvaziar. Quando o sensor de nível baixo LSL-01 ficar descoberto,
indicando que o vaso transportador está vazio, após um tempo pré-ajustado de 0 a
15 segundos para prevenir retorno de material da tubulação para o interior do
transportador pneumático.
e) Devido ao fluxo turbulento dentro do transportador pneumático durante o
transporte de material, poderão existir situações em que o sensor de nível baixo
fique descoberto de material por um curto espaço de tempo sem que o transportador
pneumático esteja realmente vazio. Desta forma, deve ser previsto um tempo
associado ao sensor de nível baixo (0 a 30 segundos) e, somente se o sensor ficar
descoberto durante este tempo pré-ajustado o sistema entenderá que o nível baixo
foi atingido e o transportador pneumático está vazio.
f) Durante o período que a válvula solenóide VS-04 do sistema de controle
de pressão SCP estiver energizada, a mensagem “TRANSPORTANDO” deverá ser
exibida na IHM ou supervisório.
53
g) Após a desenergização da válvula solenóide VS-04 do sistema de
controle de pressão SCP deverá ser ajustado o tempo de 0 a 15 segundos para a
despressurização da linha de ar piloto.
h) Decorrido o tempo de despressurização da linha de ar piloto, a válvula de
respiro sólida VB-03 será aberta através da energização da válvula solenóide VS-03
para a despressurização do transportador pneumático.
i) Atingindo a pressão baixa ajustada no pressostato PSL-01, as válvulas de
sacrifício, alimentação e respiro poderão abrir novamente para início de novo ciclo
de carregamento manual.
j) Durante o período em que a válvula borboleta de respiro sólida VB-03
estiver aberta e a pressão baixa PSL-01 não foi atingida a mensagem
“DESPRESSURIZANDO” deverá ser mostrada na IHM ou supervisório.
k) No momento da energização da válvula solenóide VS-04 do sistema de
controle de pressão SCP deverá ser iniciada uma contagem de tempo até sua
desenergização, que excedendo a um tempo de comparação pré-definido sinalizará
a condição de “transporte muito longo”.
É importante observar que, caso a condição de alarme ocorra, a válvula
solenóide VS-04 do sistema de controle de pressão SCP será desenergizada e a
válvula borboleta de respiro sólida VB-03 deverá ser aberta através da energização
da válvula solenóide VS-03 até que a pressão interna do transportador pneumático
abaixe atingindo a pressão baixa PSL-01 no pressostato. Após a despressurização
do sistema um novo ciclo de transporte poderá ser iniciado, apertando-se a tecla
“TRANSPORTE MANUAL” na IHM ou supervisório.
l) No momento da energização da válvula solenóide VS-04 do sistema de
controle de pressão SCP também deverá ser iniciada uma contagem de tempo até
que a pressão alta PSH-01 do pressostato seja atingida. Caso esta pressão alta
PSH-01 não seja atingida dentro de um período de tempo pré-definido, um alarme
de “falha em atingir pressão alta” deverá ser mostrado.
No caso desta condição de alarme, a válvula solenóide VS-04 do sistema de
controle de pressão SCP será desenergizada e a válvula borboleta de respiro sólida
VB-03 deverá ser aberta através da energização da válvula solenóide VS-03 até que
a pressão interna do transportador pneumático abaixe atingindo a pressão baixa
PSL-01 no pressostato. Após a despressurização do sistema um novo ciclo de
54
transporte poderá ser iniciado, apertando-se a tecla “TRANSPORTE MANUAL” na
IHM ou supervisório.
m) Caso o sensor de nível alto do silo de recebimento LSH-03 seja atingido
durante o ciclo de transporte, o ciclo não deve ser interrompido até a conclusão da
última etapa.
A.10. Purga do sistema
a) O ciclo de purga do sistema é realizado toda vez que for necessário
limpar a linha de transporte pneumático.
b) Para realizar a purga do sistema será necessário colocar o sistema em
modo manual.
c) Para realizar a purga do sistema o silo de recebimento SL-01 não poderá
estar cheio, conforme indicação do sensor de nível alto LSH-03.
d) O timer do filtro de mangas do silo de recebimento deve ser colocado na
condição “MANUAL”.
e) Com o sistema em modo manual o operador deverá pressionar a tecla
“PURGA” na IHM ou supervisório.
f) A válvula borboleta de respiro sólida VB-03 fechará, através da
desenergização da válvula solenóide VS-03.
g) Com todas as válvulas borboletas (sacrifício, alimentação e respiro)
fechadas, devidamente confirmado pelas respectivas chaves fim de curso, a válvula
solenóide VS-04 do sistema de controle de pressão SCP será energizada, iniciando-
se a purga do sistema com o transporte de material do transportador e da linha para
o silo de recebimento SL-01.
h) No momento da energização da válvula solenóide VS-04 do sistema de
controle de pressão SCP deverá ser iniciada uma contagem de tempo até que seja
atingida a pressão alta PSH-01 no pressostato. Caso este tempo exceda a um
tempo de comparação pré-definido, o seguinte procedimento deverá ser adotado:
i) A válvula solenóide VS-04 do sistema de controle de pressão SCP será
desenergizada.
55
j) Após a desenergização da válvula solenóide VS-04 do sistema de controle
de pressão SCP deverá ser ajustado o tempo de 0 a 15 segundos para a
despressurização da linha de ar piloto.
k) Decorrido o tempo de despressurização da linha de ar piloto, a válvula de
respiro sólida VB-03 será aberta através da energização da válvula solenóide VS-03
para despressurização completa do transportador pneumático.
l) Caso a pressão alta PSH-01 do pressostato seja atingida dentro do tempo
pré-ajustado, com a transferência de todo o material do transportador pneumático e
da linha de transporte, a pressão interna cairá até atingir a pressão baixa do sistema
indicada através do pressostato de pressão baixa PSL-01. Quando a pressão baixa
PSL-01 for atingida, indicando que o transportador pneumático e a linha de
transporte estão vazios, após um tempo pré-ajustado de 0 a 15 segundos, a válvula
solenóide VS-04 do sistema de controle de pressão SCP será desenergizada.
m) Após a desenergização da válvula solenóide VS-04 do sistema de
controle de pressão SCP deverá ser ajustado o tempo de 0 a 15 segundos para
despressurização da linha de ar piloto.
n) Decorrido o tempo de despressurização da linha de ar piloto, a válvula de
respiro sólida VB-03 será aberta através da energização da válvula solenóide VS-03
para assegurar a despressurização completa do transportador pneumático.
o) No momento em que a pressão alta PSH-01 do pressostato for atingida
deverá ser iniciada uma contagem de tempo até que seja atingida a pressão baixa
PSL-01 no pressostato. Caso este tempo exceda a um tempo de comparação pré-
definido, o seguinte procedimento deverá ser adotado:
- A válvula solenóide VS-04 do sistema de controle de pressão SCP será
desenergizada.
- Após a desenergização da válvula solenóide VS-04 do sistema de controle
de pressão SCP deverá ser ajustado tempo de 0 a 15 segundos para
despressurização da linha de ar piloto.
- Decorrido o tempo de despressurização da linha de ar piloto, a válvula de
respiro sólida VB-03 será aberta através da energização da válvula solenóide VS-03
para despressurização completa do transportador pneumático.
O ciclo de purga do sistema está concluído.
56
A.11. Dados dos compressores
D A D O S T É C N I C O S E E S P E C I F I C A D O S C O M P R E S S O R E S Á R E A P E L O T I Z A Ç Ã O M I N A F Á B R I C A
T A G M C A X G 0 0 1
F A B R I C A N T E A T L A S C O P C O S A Í D A D O C O M P R E S S O R 6 , 6 b a r b a r
M O D E L O G A 1 1 0 - 1 0 0 F F D I F E R E N Ç A P R E S S Ã O S E P A R A D O R D E Ó L E O 0 , 0 9 b a r b a r
T I P O R O T A T I V O P A R A F U S O Q U E D A D E P R E S S Ã O F I L T R O D E A R - 0 , 0 0 3 b a r b a r
R E F R I G E R A Ç Ã O A R P R E S S Ã O I N J E Ç Ã O D E Ó L E O E L E M E N T O - 0 , 1 b a r b a r
S É R I E 0 6 3 6 3 8 T E M P E R A T U R A S A Í D A D O C O M P R E S S O R 1 9 , 0 ° C ° C
L I N H A D E A R P R E C I P I T A D O R E S T E M P E R A T U R A S A Í D A E L E M E N T O C O M P R E S S O R 7 4 ° C ° C
T E N S Ã O D E A L I M E N T A Ç Ã O 4 6 0 V T E M P E R A T U R A M E I O A R R E F E C I M E N T O 2 0 ° C ° C
F R E Q U E N C I A 6 0 H z T E M P E R A T U R A S E P A R A D O R D E Ó L E O 6 8 , 1 ° C ° C
P R E S S Ã O F I N A L M Á X I M A 7 , 1 5 b a r P O N T O D E O R V A L H O S E C A D O R 2 1 ° C ° C
D E S C A R G A L I V R E E F E T I V A 1 2 7 1 m ³ / h
P O T Ê N C I A M O T O R 1 5 0 c v
R O T A Ç Ã O 1 7 8 0 r p m
P R E S S Ã O D E A D M I S S Ã O 1 B A R
T E M P E R A T U R A A D M I S S Ã O 2 0 ° C
U M I D A D E R E L A T I V A 0 % D A T A C O L E T A D E D A D O S : 1 7 / 0 7 / 2 0 1 3
P R E S S Ã O M Á X I M A 7 , 4 B A R
P R E S S Ã O M Í N I M A 4 , 0 B A R
T E M P E R A T U R A M Á X I M A A D M I S S Ã O A R 4 0 ° C C O M P O N E N T E I N S T A L A D O
T E M P E R A T U R A M Í N I M A A D M I S S Ã O A R 0 ° C P Ó S - R E S F R I A D O R
V A Z Ã O ( F A D ) 2 0 , 4 m ³ / m i n P R É F I L T R O C O A L E S C E N T E
F L U X O A R N E C E S S Á R I O 4 , 1 m ³ / s S E C A D O R D E A R
C A P A C I D A D E D E Ó L E O 7 5 l P Ó S F I L T R O C O A L E S C E N T E
D A D O S R E A I S
( C O L E T A D O S )V A L O R ( U N I D A D E ) V A L O R E S E S P E C I F I C A D O S
F A B R I C A N T ED A D O S T É C N I C O S
Compressor MCA XG 001.
57
DADOS TÉCNICOS E ESPECIFICADOS COMPRESSORES ÁREA PELOTIZAÇÃO MINA FÁBRICA
TAG MCA XG 002
FABRICANTE ATLAS COPCO SAÍDA DO COMPRESSOR 6,6 bar bar
MODELO GA 110 - 100 FF DIFERENÇA PRESSÃO SEPARADOR DE ÓLEO 0,29 bar bar
TIPO ROTATIVO PARAFUSO QUEDA DE PRESSÃO FILTRO DE AR -0,36 bar bar
REFRIGERAÇÃO AR PRESSÃO INJEÇÃO DE ÓLEO ELEMENTO 4,1 bar bar
SÉRIE 063751 TEMPERATURA SAÍDA DO COMPRESSOR 33,0 ° C ° C
LINHA DE AR PRECIPITADORES TEMPERATURA SAÍDA ELEMENTO COMPRESSOR 105 ° C ° C
TENSÃO DE ALIMENTAÇÃO 460 V TEMPERATURA MEIO ARREFECIMENTO 20 ° C ° C
FREQUENCIA 60 Hz TEMPERATURA SEPARADOR DE ÓLEO 104,3 ° C ° C
PRESSÃO FINAL MÁXIMA 7,15 bar PONTO DE ORVALHO SECADOR 32,5 ° C ° C
DESCARGA LIVRE EFETIVA 1271 m³/h
POTÊNCIA MOTOR 150 cv
ROTAÇÃO 1780 rpm
PRESSÃO DE ADMISSÃO 1 BAR
TEMPERATURA ADMISSÃO 20 ° C
UMIDADE RELATIVA 0% DATA COLETA DE DADOS: 17/07/2013
PRESSÃO MÁXIMA 7,4 BAR
PRESSÃO MÍNIMA 4,0 BAR
TEMPERATURA MÁXIMA ADMISSÃO AR 40 ° C COMPONENTE INSTALADO
TEMPERATURA MÍNIMA ADMISSÃO AR 0° C PÓS - RESFRIADOR
VAZÃO (FAD) 20,4 m³/min PRÉ FILTRO COALESCENTE
FLUXO AR NECESSÁRIO 4,1 m³/s SECADOR DE AR
CAPACIDADE DE ÓLEO 75 l PÓS FILTRO COALESCENTE
DADOS REAIS
(COLETADOS)VALOR (UNIDADE) VALORES ESPECIFICADOS
FABRICANTEDADOS TÉCNICOS
Compressor MCA XG 002.
58
D A D O S T É C N I C O S E E S P E C I F I C A D O S C O M P R E S S O R E S Á R E A P E L O T I Z A Ç Ã O M I N A F Á B R I C A
T A G M C A X G 0 0 3
F A B R I C A N T E A T L A S C O P C O S A Í D A D O C O M P R E S S O R 6 , 6 b a r b a r
M O D E L O G A 1 1 0 - 1 0 0 F F D I F E R E N Ç A P R E S S Ã O S E P A R A D O R D E Ó L E O 0 , 0 1 b a r b a r
T I P O R O T A T I V O P A R A F U S O Q U E D A D E P R E S S Ã O F I L T R O D E A R - 0 , 0 0 4 b a r b a r
R E F R I G E R A Ç Ã O A R P R E S S Ã O I N J E Ç Ã O D E Ó L E O E L E M E N T O 3 , 6 b a r b a r
S É R I E 0 6 3 6 3 9 T E M P E R A T U R A S A Í D A D O C O M P R E S S O R 2 2 , 0 ° C ° C
L I N H A D E A R P R E C I P I T A D O R E S T E M P E R A T U R A S A Í D A E L E M E N T O C O M P R E S S O R 8 9 ° C ° C
T E N S Ã O D E A L I M E N T A Ç Ã O 4 6 0 V T E M P E R A T U R A M E I O A R R E F E C I M E N T O 1 9 ° C ° C
F R E Q U E N C I A 6 0 H z T E M P E R A T U R A S E P A R A D O R D E Ó L E O 8 4 , 6 ° C ° C
P R E S S Ã O F I N A L M Á X I M A 7 , 1 5 b a r P O N T O D E O R V A L H O S E C A D O R 1 9 , 8 ° C ° C
D E S C A R G A L I V R E E F E T I V A 1 2 7 1 m ³ / h
P O T Ê N C I A M O T O R 1 5 0 c v
R O T A Ç Ã O 1 7 8 0 r p m
P R E S S Ã O D E A D M I S S Ã O 1 B A R
T E M P E R A T U R A A D M I S S Ã O 2 0 ° C
U M I D A D E R E L A T I V A 0 % D A T A C O L E T A D E D A D O S : 1 7 / 0 7 / 2 0 1 3
P R E S S Ã O M Á X I M A 7 , 4 B A R
P R E S S Ã O M Í N I M A 4 , 0 B A R
T E M P E R A T U R A M Á X I M A A D M I S S Ã O A R 4 0 ° C C O M P O N E N T E I N S T A L A D O
T E M P E R A T U R A M Í N I M A A D M I S S Ã O A R 0 ° C P Ó S - R E S F R I A D O R
V A Z Ã O ( F A D ) 2 0 , 4 m ³ / m i n P R É F I L T R O C O A L E S C E N T E
F L U X O A R N E C E S S Á R I O 4 , 1 m ³ / s S E C A D O R D E A R
C A P A C I D A D E D E Ó L E O 7 5 l P Ó S F I L T R O C O A L E S C E N T E
D A D O S R E A I S
( C O L E T A D O S )V A L O R ( U N I D A D E ) V A L O R E S E S P E C I F I C A D O S
F A B R I C A N T ED A D O S T É C N I C O S
Compressor MCA XG 003.
59
D A D O S T É C N I C O S E E S P E C I F I C A D O S C O M P R E S S O R E S Á R E A P E L O T I Z A Ç Ã O M I N A F Á B R I C A
T A G M C A X G 0 0 4
F A B R I C A N T E A T L A S C O P C O S A Í D A D O C O M P R E S S O R b a r b a r
M O D E L O G A 1 1 0 - 1 0 0 F F D I F E R E N Ç A P R E S S Ã O S E P A R A D O R D E Ó L E O b a r b a r
T I P O R O T A T I V O P A R A F U S O Q U E D A D E P R E S S Ã O F I L T R O D E A R b a r b a r
R E F R I G E R A Ç Ã O A R P R E S S Ã O I N J E Ç Ã O D E Ó L E O E L E M E N T O b a r b a r
S É R I E 0 6 3 5 4 0 T E M P E R A T U R A S A Í D A D O C O M P R E S S O R ° C ° C
L I N H A D E A R P R E C I P I T A D O R E S T E M P E R A T U R A S A Í D A E L E M E N T O C O M P R E S S O R ° C ° C
T E N S Ã O D E A L I M E N T A Ç Ã O 4 6 0 V T E M P E R A T U R A M E I O A R R E F E C I M E N T O ° C ° C
F R E Q U E N C I A 6 0 H z T E M P E R A T U R A S E P A R A D O R D E Ó L E O ° C ° C
P R E S S Ã O F I N A L M Á X I M A 7 , 1 5 b a r P O N T O D E O R V A L H O S E C A D O R ° C ° C
D E S C A R G A L I V R E E F E T I V A 1 2 7 1 m ³ / h
P O T Ê N C I A M O T O R 1 5 0 c v
R O T A Ç Ã O 1 7 8 0 r p m
P R E S S Ã O D E A D M I S S Ã O 1 B A R
T E M P E R A T U R A A D M I S S Ã O 2 0 ° C
U M I D A D E R E L A T I V A 0 % D A T A C O L E T A D E D A D O S : 1 7 / 0 7 / 2 0 1 3
P R E S S Ã O M Á X I M A 7 , 4 B A R E Q U I P A M E N T O E M M A N U T E N Ç Ã O
P R E S S Ã O M Í N I M A 4 , 0 B A R
T E M P E R A T U R A M Á X I M A A D M I S S Ã O A R 4 0 ° C
T E M P E R A T U R A M Í N I M A A D M I S S Ã O A R 0 ° C C O M P O N E N T E I N S T A L A D O
V A Z Ã O ( F A D ) 2 0 , 4 m ³ / m i n P Ó S - R E S F R I A D O R
F L U X O A R N E C E S S Á R I O 4 , 1 m ³ / s P R É F I L T R O C O A L E S C E N T E
C A P A C I D A D E D E Ó L E O 7 5 l S E C A D O R D E A R
P Ó S F I L T R O C O A L E S C E N T E
D A D O S R E A I S
( C O L E T A D O S )V A L O R ( U N I D A D E ) V A L O R E S E S P E C I F I C A D O S
F A B R I C A N T ED A D O S T É C N I C O S
Compressor MCA XG 004.
60
DADOS TÉCNICOS TAG FX125 FABRICANTE INGERSOLL RAND MODELO SSR FX 125
TIPO ROTATIVO PARAFUSO REFRIGERAÇÃO AR SÉRIE B 02258 LINHA DE AR MISTURA TENSÃO DE ALIMENTAÇÃO 440 V FREQUÊNCIA 60 Hz
CAPACIDADE 655 CFM(18,54 m³/min) PRESSÃO OPERAÇÃO 100 PSIG PRESSÃO MÁXIMA DESCARGA 103 PSIG PRESSÃO MÁXIMA MODULAÇÃO 110 PSIG POTÊNCIA NOMINAL MOTOR PRINIPAL 125 HP
PONTÊNCIA NOMINAL MOTOR VENTILADOR 7,5 HP Compressor FX125.
61
5 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
ATLAS COPCO. Linha GA VSD. Compressores com inversor de frequência.
São Paulo, 2015.
BOSCH. Tecnologia de ar comprimido.
BRANCO, Renata. Precipitador eletrostático beneficia o meio ambiente.
BRASIL, Alex N. Máquinas termohidráulicas de fluxo. 07 ago. 2006.
CASS, Glen R. et al. Phisical and chemical characterization of atmospheric
ultrafine particle in the Los Angeles area. Environmental Science &
Technology, v. 32, n. 9, p. 1153-1161, 1998.
CERDA, Edmundo Valdés. Estudo do perfil de concentração em um
precipitador eletrostático do tipo placa-fio. Universidade federal de São
Carlos. 2004. 99f. Dissertação (Mestrado) – Universidade Federal de São
Carlos, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química.
CLASSIFICAÇÃO, DESCRIÇÃO E ELEMENTOS CONSTRUTIVOS.
Disponível em <http://www.dem.feis.unesp.br/intranet/capitulo2.pdf>. Acesso
em 02 ago. 2015.
CORADI, Fernando Emílio. Análise energética e econômica na rede de
distribuição de ar de uma indústria de autopeças. Universidade Federal
de São João del-Rei. 2011. 136f. Dissertação (Mestrado) – Universidade
Federal de São João del-Rei, Programa de Pós-Graduação em Engenharia
de Energia.
FALAGUASTA, M. C. R. Estudo do desempenho de um precipitador
eletrostático operando na captura de partículas submicrométricas e
manométricas. Universidade Federal de São Carlos. 2005. 305f. Tese
62
(Doutorado) – Universidade Federal de São Carlos, Programa de Pós-
Graduação em Engenharia Química.
HUANG, S. H.; CHEN, C. C. Ultrafine aerosol penetration through
electrostatic precipitators. Environmental Science and Technology, v. 36,
p. 4625-4632, 2002.
KIM, S. H.; PARK, H. S.; LEE, K. W. Theoretical model of electrostatic
precipitator performance for collecting polydisperse particles, Journal of
Electrostatics, v. 50, p. 177-190, 2001.
MÁQUINAS DE FLUXO. PUC-Rio.
MEIRA, Camila Roberta. Desempenho de um precipitador eletrostático
operando na remoção de nanopartículas de aerossóis. Universidade
Federal de São Carlos. 2009. 123f. Dissertação (Mestrado) – Universidade
Federal de São Carlos, Programa de Pós-Graduação em Engenharia
Química.
MINÉRIO DE FERRO. PUC-Rio. Disponível em
<http://www.maxwell.vrac.puc-rio.br/16199/16199_4.PDF>. Acesso em 02
ago. 2015.
MILLS, David. Pneumatic conveying design guide. Boston: Elsevier,
2004..
MIZUNO, A. Eletrostatic precipitators, IEEE Transactions on dieletrics and
electrical insulation, v. 7, n. 5, p. 615-624, 2000.
NÓBREGA, S. W. Estudo do desempenho de um precipitador
eletrostático do tipo placa-fio na remoção de um material particulado
polidisperso. Universidade Federal de São Carlos. 2002. 166f. Tese
(Doutorado) – Universidade Federal de São Carlos, Programa de Pós-
Graduação em Engenharia Química.
63
NOL-TEC SYSTEMS. Air assist information. Jan. 2003.
PARKER, K. R. Electrical operation of electrostatic precipitators, Institution
of Electrical Engineers, 270 p. 2003.
REVISTA MINÉRIOS
ROCHA, Newton Ribeiro. Eficiência energética em sistemas de ar
comprimido. Rio de Janeiro: Eletrobrás, 2005
ROXO, José. IntelliSurvey. Apresentado à Vale S/A – Mina de Fábrica. Belo
Horizonte: Ingersoll Rand, IntelliSurvey, 2014.
SILVA, Napoleão Fernandes da. Compressores alternativos industriais:
teoria e prática. Rio de Janeiro: Ed. Interciência, 2009.
TRANSPORTE PNEUMÁTICO. Disponível em
<http://www.hydronics.com.br/transporte-pneumatico.html>. Acesso em 02
ago. 2015a.
TRANSPORTE PNEUMÁTICO. Disponível em
<www.unicamp.br/fea/ortega/aulas/aula23_TransportePneumatico.ppt>.
Acesso em 09 ago. 2015b.
ZHUANG, Y. et al. Experimental and theoretical studies of ultrafine particle
behavior in eletrostatic precipitators, Journal of Eletrostatics, v. 48, p. 245-
260, 2000.