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Curso Básico de Preparação em Usinas de Asfalto 1ª Edição - 2009 3 Prefácio Prefácio O Instituto Pavimentar foi criado com o objetivo de estudar, pesquisar, desenvolver, capacitar e qualificar processos e pessoas que interagem de certa forma com a cadeia produtiva do Asfalto. A capacitação de pessoas que venham a colaborar para o desenvolvimento e o aprimoramento de infra-estrutura da malha rodoviária do país é o nosso foco principal. A união entre entidades que atendem toda a cadeia produtiva do Asfalto desde a execução e controle das normas e construção de rodovias como o DNIT-IPR, as entidades de classes de fabricantes de equipamentos como ABIMAQ e de fabricantes e distribuidores de Asfalto como a ABEDA e a PETROBRÁS, Associações que visam atender as necessidades e alinhamento dos construtores e empreiteiros ao atendimento das especificações como a ANEOR e de nada menos que um dos maiores usuários da malha rodoviária como a CNT, todos têm um compromisso forte com geração de valor neste processo em que todos nós, entre a população considerada como clientes finais, sendo os maiores usuários e uma das partes interessadas, todos saímos ganhando. 4 Índice Índice Introdução Siglas e Abreviaturas 1. Tipos de Usinas de asfalto 1.1. Usina de Asfalto Descontínua 2.1.1. Questões de estudo 1.2. Usina de Asfalto Contínua 2.2.1. Fluxo Paralelo 2.2.2. Contra Fluxo 2.2.3. Questões de estud 1.3. Resum 2. Sistemas básicos 2.1. Alimentação e dosagem fria 2.1.1. Silos dosadores frios 2.1.2. Sistema dosador 2.1.2.1. Correia dosadora 2.2. Secagem de agregados 2.2.1. Secador 2.2.2. Queimador 2.3. Mistura 2.4. Descarga e estocagem de massa 2.5. Filtragem de gases 2.6. Estocagem e dosagem de ligante betuminoso 3. Operação de usinas 3.1. Aterramento 3.2. Energia 3.3. Dosagem de agregados 3.4. Secador e queimador 3.5. Misturador 3.5.1. Externo rotativo 3.5.2. Externo duplo eixo 5 Índice 3.6. Elevador de arraste 4.6.1. Silo descarga 3.7. Filtro 3.7.1. Finos 3.7.2. Sistema de limpeza 3.7.3. Mangas 3.8. Tanques 3.9. Controle 3.9.1. Vazão x Umidade 3.9.2. Dosagem 3.9.3. Vazão 3.9.4. Fogo 3.9.5. Temperaturas 3.9.6. Nomenclaturas/termos utilizados 6 introdução Introdução Na evolução da nossa história é importante destacar que os caminhos, trilhas, estradas e qualquer via de acesso para permitir o transito de pessoas, animais e posteriormente os veículos manuais e através de propulsão foram sendo criados naturalmente pela ação da erosão e por processos naturais e na sua maioria com iniciativas da população para atender à suas necessidades de locomoção para garantir a sua sobrevivência. Atualmente verifica-se que estes caminhos tornaram-se mais acessíveis e adequados para atender todas as exigências da sociedade o que demonstra que ocorreram transformações importantíssimas com base em desenvolvimento tecnológico para adequar a sua capacidade em relação à demanda. Diante do cenário de constante crescimento demográfico e respectivo incremento no mercado global, através de veículos de carga e passeio nas rodovias, os desafios tendem a aumentar na mesma proporção. Desta forma a malha rodoviária deve ter a elasticidade necessária para abranger todos os cantos do planeta e ao mesmo tempo as organizações em geral devem fazer a sua parte em prover os investimentos em infra-estrutura e garantir a manutenção do sistema e cabe a nós sociedade ser integrante deste processo com a participação intensa no sentido de exigir segurança e conforto nas rodovias e pavimentos e cooperar com o meio ambiente mantendo-as limpa de resíduos que por vez são lançados sem a devida consciência. Vamos todos fazer a nossa parte e cooperar para que tenhamos qualidade de vida ao trafegar pelas nossas rodovias deste imenso Brasil. Siglas e Abreviaturas Antes de iniciar o curso vamos esclarecer alguns conceitos e nomenclaturas mais utilizadas mundialmente, e que serão utilizados nos textos e descrições a seguir, os quais são em ordem alfabética: CA: Concreto Asfáltico CBUQ: Concreto Betuminoso Usinado a quente CAP (Cement Asphalt Petroleum): Cimento Asfáltico de Petróleo HMA (Hot Mix Asphal): Mistura Asfáltica a quente convencional CLP: Controlador Lógico Programável IHM: Interface Homem Máquina GLP: Gás Liquefeito de Petroleo 7 tiPos de usinas Tipos de Usinas Usinas de asfalto são equipamentos com a função de produzir a mistura asfáltica a quente. Normalmente são divididas em formas de secar e dosar os componentes da mistura. Quanto a forma de dosar pode-se classificar entre contínua e descontínua e secar em contra-fluxo ou fluxo paralelo. Dosagem Dosagem é denominada a forma em que os produtos primários (CAP, agregados, filler) são inseridos na usina.Sendo que esta dosagem pode ser contínua ou descontínua. A classificação normalmente é feita observando-se o transporte dos agregados minerais. Usinas de Asfalto Descontínuas Usinas que desenvolvem o processo de fabricação do CBUQ através de um processo de produção da mistura de massa asfáltica de forma “intermitente” entre o início do carregamento de agregados e o do ligante asfáltico, (também chamado de Asfalto ou Bitumen ou ainda CAP), no misturador. Este processo é chamado de “Batch” ou produção por bateladas, onde estas usinas de produção de CBUQ deste tipo são chamadas de “Batch Plant” na tradução “Usina de Asfalto Gravimétrica”. Estas usinas são as mais completas até então desenvolvidas, pois possuem um sistema de seleção da granulometria dos agregados virgens após secos, através de peneiras vibratórias localizadas normalmente na “torre gravimétrica”, similares às peneiras utilizadas nos processos de britagem. Com isto os agregados quentes pré-dosados nos silos dosadores frios e após passagem pelo secador rotativo, são transportados por um elevador de canecas até atingir a peneira vibratória de seleção dos agregados. Estes agregados selecionados são enviados ao chamado “silos quente, sendo um para cada faixa granulométrica do agregado(tamanho de pedra). Os agregados que não são classificados nas telas da peneira com tamanho excedente, são chamados de “refugo”, sendo que estes direcionados para um silo chamado “silo de refugo”. O asfalto armazenado em um tanque externo à Usina é bombeado por meio de uma tubulação que interliga o tanque à Usina até a “balança de asfalto”, que faz a pesagem estática do CAP e injeção da quantidade necessária para mistura.. Após permanecerem nos silos quentes, os agregados quentes e secos, são enviados para um silo com sistema de pesagem chamado “Silo Balança”, Neste silo balança cada faixa de agregado armazenado no seu respectivo silo quente é descarregado no silo balança de forma sequencial e pesado um de cada vez, na proporção adequada para a fórmula da mistura de massa asfáltica. Após completar o ciclo de pesagem de todos os materiais no silo balança, o processo de pesagem de agregados é concluído e os mesmos são enviados ao Misturador. Enquanto ocorre o sistema de pesagem dos agregados quentes descrito acima, também ocorre ao mesmo tempo, a pesagem da quantidade necessária do ligante asfáltico, também chamado de Asfalto ou CAP, em um pote de recepção, armazenamento e dosagem para injeção no misturador. Após a injeção dos agregados e do asfalto no misturador inicia-se o ciclo de mistura durante o tempo pré-determinado que normalmente varia entre 40 segundos a 60 segundos dependo do tipo de usina, tipo de agregados e de concreto asfáltico utilizado. Após a conclusão do processo de mistura, o misturador descarrega a massa asfáltica sobre um caminhão ou outro sistema que transporta o asfalto até silos de armazenamento. Os gases de combustão gerados no processo de secagem são transportados ao Filtro de Mangas, para garantia de proteção ambiental. Durante a secagem os gases do queimador também Dosagem Contínua Descontínua Secagem Fluxo Paralelo Contra-Fluxo8 tiPos de usinas transportam simultaneamente particulados finos que se desprendem os agregados durante o processo de secagem, devido ao atrito e propriedade dos mesmos, o qual na maioria das vezes é necessário que retornem ao processo para contribuir na fórmula da massa asfáltica. Portanto o Filtro de Mangas além de efetuar a filtragem dos gases para a atmosfera, também efetua a filtragem dos particulados e os devolve para o sistema de mistura, através de transportadores helicoidais ou também chamados de rosca sem fim ou caracóis. A operação de filtragem normalmente é por barreira física. O pó é barrado por um tecido ou filme d’água. A filtragem por tecido ou filtragem seca é feita com elementos filtrantes específicos, as mangas. Usinas modernas utilizam filtros de mangas nesta função. A limpeza dos filtros pode ser ou do tipo vazão ou do tipo jato pulsante, os particulados se desprendem das mangas caem por ação da gravidade para o fundo do filtro. O transportador helicoidal, localizado no fundo do Filtro de Mangas, devolve os finos para o processo até que sejam alimentados ao sistema para pesagem e injeção no misturador. Para melhor entender o processo descrito acima, as figuras 1a, 1b e 2 a seguir apresenta os componentes básicos de uma Usina de Asfalto Gravimétrica Figura 1a: Foto de instalação de uma Usina Gravimétrica. Fonte (Terex) Figura 1b: Foto de instalação de uma Usina Gravimétrica. Fonte (CIBER) Figura 2: Secção transversal genérica da torre da Usina gravimétrica com sistema de peneiramento, silos quentes, silo balança e misturador. Fonte: (TEREX/CIBER) É importante salientar que na torre da Usina de Gravimétrica é necessário haver dutos de exaustão para a extração dos vapores gerados no processo devido ao armazenamento e movimentação 9 tiPos de usinas de agregados quentes. Estes dutos devem ser verificados com freqüência a sua secção para eliminar possíveis restrições que venham impedir a remoção dos vapores. Caso não sejam verificados com freqüência, podem causar problemas na dosagem de agregados da mistura. Os dutos de exaustão da torre são interligados ao processo de exaustão do filtro de mangas. As usinas de asfalto gravimétricas sempre utilizam secadores contra-fluxo, devido à economia do uso deste tipo de equipamento. Cabe ressaltar que este tipo de usina de asfalto, apesar de ser completa por possuir a classificação da faixa de agregados desejados na mistura, e dispor-la em cada silo quente antes da sua utilização, possibilitando a obtenção do traço especificado de forma muito eficiente. A usina gravimétrica apresenta custos elevados de manutenção, e em caso de modificação de local os custos com desmontagem, transporte e montagem são muito dispendiosos também. É um tipo de equipamento normalmente indicado para construtores, que irão permanecer por longo período ou permanentes, numa mesma instalação. Concluindo em usinas Gravimétricas os agregados são dosados volumetricamente previamente nos silos frios. Os agregados então são secos continuamente em secador rotativo, transportados or elevador até a peneira onde são separados e dosados secos descontinuamente em uma balança cumulativa, o misturador faz a mistura destes materiais com o CAP e despeja dentro de um caminhão e aguarda uma nova dosagem de materiais. Usinas de Asfalto Contínuas Usinas de Asfalto Contínuas são aquelas usinas no qual o processo de produção de CBUQ ocorre de forma “Continua”, ou seja, sem interrupções desde o início do processo de dosagem dos agregados nos silos dosadores frios até a descarga da massa asfáltica no silo de massa. As usinas contínuas podem ser bem definidas em duas categorias, as usinas de dosagem contínua volumétrica e a usina de dosagem contínua dinâmica. As usinas volumétricas realizam a dosagem a partir do volume de material transportado em cada silo, normalmente através do controle da abertura da comporta do silo dosador frio e da velocidade da correia dosadora, ou amplitude de vibração da calha vibratória. Os operadores deste tipo de usina normalmente calibram a máquina com o uso de tabelas relacionando rotação do motor da correia e abertura da comporta de saída do silo. A dosagem dinâmica é um princípio moderno de operação de usinas, trata-se de sistemas que realizam a medição da quantidade de material que está sendo dosado em cada silo e interfere na quantidade de CAP injetado no sistema de mistura instantaneamente. Sistemas de dosagem dinâmica obrigatoriamente utilizam computadores ou CLP’s. Estes computadores e controladores tem a função Dosagem Volumétrica Dinâmica Contínua Descontínua 10 tiPos de usinas de entender os sinais de pesagem das correias dosadoras dos silos e retransmitir para os motores das correias e moto-bomba de asfalto. Secagem Sistema construído em chapas de aço carbono resistentes a altas temperaturas, o secador tem como principal função retirar a umidade dos agregados, homogeneizá-los e descarregá-lo na temperatura correta dentro do misturador. O secador consiste em um cilindro em movimento de rotação, tendo em seu interior uma série de aletas que movimentam o agregado e formam diferentes tipos de cortinas dentro do secador em frente ao queimador. È este sistema que também faz a mistura e o avanço dos agregados dentro do misturador. O secador pode ter seu queimador em fluxo paralelo ou contrário a entrada de agregados, sendo que esta configuração altera totalmente a forma de secagem dos agregados. Fluxo paralelo É o sistema de secagem em que os agregados são inseridos em paralelo com a chama do queimador, diretamente na zona de combustão. Neste sistema por vezes o secador funciona também como misturador, tornando-se um sistema mais barato, porém o fluxo de vapor e gases em alta temperatura passa pela zona de mistura causando uma destilação fracionada dos óleos leves. Este efeito é comumente chamado de oxidação que reduz a vida do pavimeto devido ao envelhecimento precoce do CAP com perda de suas propriedades. Outro efeito do fluxo paralelo que podemos observar no quadro abaixo é que o fluxo paralelo não é eficiente termicamente pois existe uma grande perda de energia ao liberar-se os gases, e não transfere-se toda esta energia ao agregado. As Usinas de fluxo paralelo não são mais fabricadas pelos fabricantes, devido ao processo de geração de secagem dos agregados os gases atingem patamares elevados de temperatura próxima a sua saída para o Filtro de Mangas, fazendo com que se perca em eficiência no processo, com elevado consumo de combustível e necessidade de utilização de Elementos Filtrantes resistentes a alta temperatura, ao redor de 180~200ºC. Durante muitos anos eram utilizados filtros via úmida, chamados de Filtro Venturi, também chamado “Wet Scrubber”. Este tipo de filtros contém um sistema de jato de água aplicada nos gases da exaustão quando da entrada no filtro. O choque da água com os gases e particulados gera a decantação dos particulados no corpo do filtro. Os gases filtrados são enviados para a atmosfera e os finos decantados no corpo do filtro Venturi são bombeados para um reservatório de armazenamento em concreto também chamado de piscina de decantação. A limpeza desta piscina dá-se por intermédio de remoção dos resíduos por pá carregadeira. O inconveniente deste sistema é que os materiais armazenados na piscina podem estar contaminados de combustível e podem contaminar o meio ambiente, devido à possível ocorrência de má combustão durante o processo de secagem. Isto já ocorre com menor intensidade quando se utiliza Filtro de Mangas (via seca), o qual possui elemento filtrantes no processo de filtragem do ar. se necessário o controle adequado da regulagem 11 tiPos de usinas da chama do queimador gerando uma combustão eficiente. Caso não ocorra a combustão eficiente os elementos filtrantes ficarão impregnados por combustível e perderão a sua capacidadede filtragem. Mais adiante no capítulo processos e componentes de Usina de Asfalto será abordado o filtro de mangas em mais detalhes. Atualmente o tipo de filtro via úmida, está sendo substituídos por Filtro de Mangas, devido a exigências ambientais. O mesmo ocorre com os equipamentos Usina de Asfalto de Fluxo paralelo com mistura interna no tambor, chamado Drum Mix. Não está previsto no escopo deste treinamento abordar em mais detalhes estes tipos de equipamento, o qual o foco dar-se-á ao tipo mais utilizado e que vem dominando o mercado em sua utilização nos últimos 15 anos, chamado processo Contra Fluxo, que será abordado a seguir. Contra-Fluxo As usinas contra-fluxo foram uma revolução tecnológica em relação às usinas de fluxo paralelo (‘drum mixers’), pois possuem um mecanismo de transferência de calor muito mais eficiente e permitem a utilização de um misturador externo aumentando expressivamente a qualidade da mistura asfáltica. Os gases fluem em direção oposta ao agregado evitando uma perda de energia térmica pelo aquecimento dos gases. Com a utilização do misturador externo O problema de oxidação do asfalto foi solucionado permitindo uma maior vida útil a massa asfáltica. As Usinas Contra Fluxo são as usinas que atualmente possuem grande aceitação e procura por parte de clientes e órgãos regulamentadores, as usinas contra fluxo possuem alto índice de produtividade, justamente pelo processo de secagem dos agregados ser do tipo contra fluxo o que permite realizar a secagem do agregado em patamares menos elevado, obtendo assim a homogeneização da temperatura de secagem e dos gases em conseqüência a este fato ocorre a produção de misturas asfáltica de altíssima qualidade, sem o comprometimento do ligante asfáltico, processo de oxidação, e sem o comprometimento dos elementos filtrantes do Filtro de Mangas. As usinas contra fluxo são tão completas quanto às usinas gravimétricas, possuem um sistema de dosagem da granulometria dos agregados virgens adequados e necessários ao processo, através de correias dosadoras localizadas na parte inferior dos silos dosadores. Com isto os agregados são transportados através da correia transportadora das correias dosadoras até o secador onde ocorre a secagem do material, durante o processo de secagem dos agregados são gerados gases oriundos do processo de combustão e particulados finos que se desprendem os agregados que são transportados ao Filtro de Mangas, para garantia de proteção ambiental. O pó recolhido pelo filtro deve retornar a mistura pois em usinas contínuas a dosagem dos agregados é feita antes do secador. O Filtro de Mangas além de efetuar a filtragem dos gases para a atmosfera, também efetua a filtragem dos particulados e os devolve para o sistema, através de transportadores helicoidais ou também chamados de rosca sem fim ou caracóis. Esta operação de filtragem ocorre por ação de um processo de injeção de ar de limpeza em elementos filtrantes, também chamados de mangas, dispostos verticalmente no filtro. Através da limpeza ou do tipo vazão ou do tipo jato pulsante, os particulados se desprendem das mangas e caem por ação da gravidade para o fundo do filtro. O transportador helicoidal localizado no fundo do Filtro de Mangas, conforme descrito acima 12 tiPos de usinas devolve os finos para o processo até que sejam alimentados ao sistema para pesagem e injeção no misturador. Existem processos diferentes de transporte e armazenamento e injeção destes finos na quantidade total ou parcial retornada no Filtro de Mangas sendo que cada fabricante apresenta um sistema específico para este fim e que não será tratado neste módulo do curso. O processo de mistura do ligante asfáltico dá-se por utilização de misturadores externos ao processo de secagem tipo Tambor Rotativo “Rotative Mixer” ou por misturador externo, tipo “Pug Mill“, de acordo com a especificação de cada fabricante. Após a passagem pelo secador rotativo e zona de mistura (Tambor Rotativo “Rotative Mixer” ou misturador externo “Pug Mill“) são transportados por um elevador de arraste e são enviados ao chamado Silo. A descarga da massa asfáltica ocorre sobre um caminhão ou outro sistema que transporta o asfalto até o destino de aplicação Figura 3: Usina de Asfalto Continua Contra Fluxo. Fonte (Ciber) Figura 4: Usina de Asfalto Continua Contra Fluxo. Fonte (TEREX) 13 sistemas Básicos Sistemas Básicos Independente do tipo de usina existem sistemas básicos que possibilitam a instalação da usinas de asfalto produzir a mistura. São eles: Alimentação e dosagem fria O minério virgem britado é alimentado no sistema para secagem e aquecimento. O minério original extraído da pedreira teve uma pré-classificação em sistema de britagem, sofrendo um despedaçamento e peneiramento. O projeto de construção de uma rodovia exige o cumprimento de uma mistura de agregados para atingir uma curva granulométrica que foi dimensionada para determinada carga e ciclos de tráfego. Portanto a receita de mistura, exceto o ligante asfáltico (CAP), advém dos silos, correias e transportadores de minério no sistema de alimentação e dosagem fria. Silos dosadores frios Normalmente construído de chapas em aço carbono resistente ao desgaste, ele possui formato piramidal invertido. Tem como função armazenar o agregado e alimentar um sistema dosador, posicionado na parte inferior. O silo possui na parte superior uma abertura de alimentação onde o agregado é alimentado por meio de pás carregadeiras. Por gravidade o material escoa e sai diretamente pelo sistema dosador. O silo dosador deve possuir uma comporta com regulagem de altura, tanto para dosagem de material quanto para desobstrução de algum corpo estranho que venha no agregado. O dosador também pode possuir um sistema de vibração automática caso falte material no sistema dosador Notas • Cada silo deverá conter os agregados de granulometria adequada para mistura. • Evite a mistura de materiais de um silo com o de outro. • As aberturas das comportas devem estar bem fixadas. • As comportas devem estar livres de qualquer objeto estranho. • A umidade presente nos agregados pode causar aglutinação e parada da máquina por falta de material e erro na dosagem da mistura. • A umidade está diretamente relacionada a dosagem de asfalto e deve ser medida constantemente para correção na fórmula em produção. • Uma maneira de manter baixa a umidade do agregado é cobrindo-o com lonas, principalmente a areia e o pó de pedra, itens com maior absorção de água. 14 sistemas Básicos O silos contém um tamanho de material específico que deve estar presente na fórmula, é muito importante que cada silo seja alimentado corretamente e que ao longo da produção a granulometria (tamanho especificado da pedra) do minério virgem britado seja verificada, a alteração de uma peneira ou vazão do sistema de britagem poderá alterar a característica do agregado e interferir na mistura. Sistema dosador Independente do tipo de usina, abaixo do silo há necessidade de um sistema dosador. Existem sistemas dosadores por calha vibratória, por válvula rotativa e por correias dosadoras. Usinas de asfalto modernas normalmente usam sistema dosador por correia dosadora. Correia dosadora Tem a função de fazer a dosagem do agregado virgem. As usinas modernas utilizam correias dosadoras com sistema de pesagem individual, assim cada agregado é pesado separadamente de forma dinâmica. A correia dosadora é acionada através de motoredutor, motor ou motor com polias. Usinas modernas efetuam a variação na velocidade da correia através de inversor de freqüência que aumenta ou diminui a velocidade conforme a vazão necessária para a produção especificada. Para medir a massa de agregado os silos dosadores de dosagem dinâmica apresentam uma zona de pesagem. Esta zona de pesagem aciona uma célula de carga, e esta informa ao sistema de controleda usina a massa de material sobre a correia. Sistemas automáticos agem sobre este sinal variando a velocidade do motor. A correia dosadora é crucial para o correto funcionamento da usina, pois dela saem as informações para a dosagem do asfalto. Notas • Na área onde a correia for instalada, em hipótese alguma, a célula de carga, poderá sofrer carga superior a sua capacidade. (Normalmente as células de carga são de 50 a 100 Kgf). 15 sistemas Básicos • Isto significa que nenhuma pessoa poderá caminhar sobre a correia, pois ocasionará danos irreparáveis à célula de carga. Igual cuidado para colisões e descargas elétricas. • A zona de pesagem deve ser limpa periodicamente, os mecanismos do sistema de dosagem podem trancar com corpos estranhos. Secagem de agregados Como citado na seção anterior os agregados minerais devem ser secos e aquecidos, pois em estado natural, normalmente não desenvolvem adesividade suficiente com o ligante asfáltico (CAP). Portanto devem ser aquecidos até pelo menos 155ºC para realizar-se a mistura. Cada tipo de projeto exige uma mistura determinada, asfaltos modificados ( por exemplo misturas com polímero e asfalto-borracha) normalmente exigem temperaturas superiores a 160ºC. Secador Usinas de asfalto normalmente utilizam o secador rotativo como meio de aquecer e secar os agregados. Este equipamento normalmente é um cilindro que gira sob roletes de acionamento agitando o material e mantendo contato da pedra com os gases do queimador. Construído em chapas de aço carbono resistentes a altas temperaturas, o secador tem como principal função retirar a umidade do agregado, homogeneizá-lo e descarregá-lo na temperatura correta dentro do misturador. O secador consiste de um cilindro em movimento de rotação, tendo em seu interior uma série de aletas que movimentam o agregado e formam diferentes tipos de “cortinas” dentro do tambor. As cortinas de material possibilitam a retirada da umidade do agregado e aquecimento. São elas também que fazem a mistura e o avanço dos agregados dentro do secador. A umidade influi nas temperaturas de saída dos gases do secador e na produção da usina. Uma maneira de manter baixa a umidade do agregado é cobrindo-o com lonas, principalmente a areia e o pó de pedra, itens com maior absorção de água. Cortesia CIBER & TEREX Queimador O queimador é a fonte de potência térmica para a secagem e aquecimento do material. Normalmente usinas de asfalto utilizam queimadores que consomem óleo pesado, diesel, gás natural ou GLP. Diferentes tipos de queimadores são empregados em usinas de asfalto, podendo ser regulados e controlados pelo sistema de controle da usina de asfalto ou manualmente. Usinas modernas executam o controle dos queimadores através de atuadores eletro/eletrônico, regulando a mistura de ar e combustível para diminuir o consumo por tonelada produzida na usina e evitar poluição excessiva. 16 sistemas Básicos O acendimento de queimadores em usinas de asfalto é feito através de acionamentos automáticos como chama-piloto. Usinas modernas utilizam chama-piloto com GLP. A chama piloto parte do princípio de centelha para ingnição é necessário que haja limpeza dos eletrodos. Algumas usinas antigas utilizam tocha para acendimento, este método é inseguro oferecendo risco ao operador e pode também danificar a máquina. Os queimadores podem ser configurados para uma série de combustíveis, sendo que os mais utilizados são os óleos leves ou pesados. Os óleos pesados necessitam uma maior temperatura de atomização, sendo necessário um pré aquecimento para a combustão. Mistura Todas usinas de asfalto tem uma unidade de mistura. O misturador como é chamado pode ser com paletas, por tamboreamento, por reviração e com eixo duplo com paletas. O misturador é um conjunto mecânico da usina que tem por objetivo misturar o CAP aos agregados. Dependendo do tipo de usina a mistura é realizada fora do tambor, ou após o tambor ou mesmo no tambor. No misturador também podem ser incorporados aditivos como filler por exemplo. Os agregados devem entrar no misturador a 155ºC pelo menos, assim como o CAP.Os componentes estando nesta temperatura proporcionam o recobrmento e mistura correta. Além da temperatura deve-se ponderar a adesividade do mineral com o CAP. Isto pois algumas pedras não aceitam o recobrimento (cristais). De acorco com a necessidade existem métodos de alterar a característica de adesividade (por xemplo cal hidratada, “Dope”, etc.) Cada projeto de estrada tem sua granulometria particular e a dosagem dos componentes interfere na mistura final. Portanto é necessário total atenção a dosagem dos agregados e do CAP. Especial atenção as tubulações de CAP, sistemas eletrônicos de dosagem (células de carga, inversores, cabos elétricos, etc.). Descarga e estocagem de massa O elevador de arraste tem a função de transportar a massa asfáltica do misturador até o silo de armazenamento que estoca um um determinado volume de material e após atingir este limite o silo abre e despeja diretamente na caçamba do caminhão a massa asfáltica. O dimensionamento da produção da usina para a obra deve estar de acordo com a frota de caminhões e frente de trabalho, pois deve-se evitar ao máximo paradas e partidas frequentes. As usinas contínuas normalmente não podem armazenar grandes quantidades de massa, 17 sistemas Básicos portanto não pode-se permanecer longos tempos com a comporta de descarga fechada. Situações que demandem maiores quantidades armazenadas devem ser dimensionadas usinas com silos de armazenamento de grande capacidade. No sistema de descarga e estocagem pode-se obter a tempertura que a massa está saindo. Normalmente utilizam-se termômetros, ou sensores eletrônicos de temperatura. As “pistolas” manuais não fornecem uma leitura confiável, os vapores que saem da massa intereferem na medição. Os pirômetros devem ser utilizados sem a influência da fumaça. Sinais práticos podem ser observados para verificar a temperaturada massa: • Massa com aspecto fosco ou mesmo com pedras sem cobertura (carijó) indicando baixa temperatura • Fumaça azul ou excesso de vapores indicando altas temperaturas O início de produção em usinas contínuas sempre gera um pequeno refugo, para diminuir este refugo indica-se iniciar a produção em vazão baixa e evitar grandes quantidades de material no secador, após deve-se aumentar gradualmente a produção. Para o fim da produção é importante lembrar que há massa no silo de estocagem, por isso ao desligar a bomba de CAP lembre-se que o agregado seco (sem CAP) pode contaminar a massa do silo e a descarga no caminhão. O silo de massa deve ser limpo, especialmente a zona da comporta de descarga, evitando paradas durante a produção por bloqueio Filtragem de gases A função do filtro de mangas é bloquear a saída de particulado, gerado no secador, para o ambiente. Existem normas de controle da emissão de poluentes para atmosfera. Em média este valor é de menos de 50 mg/Nm³. O funcionamento básico é uma série de filtros (formados de tecido específico) que bloqueiam as partículas e são limpos com um sopro de ar. O filtro de mangas é formado por uma “caixa” limpa e outra suja. A barreira entre estas ‘caixas’ são os elementos filtrantes (mangas). Para o correto funcionamento do filtro de mangas deve-se atentar ao estado das mangas (verificar se há furo, mangas queimadas ou mal encaixe no espelho), bom funcionamento do sistema de limpeza (compressor de ar, válvulas de sopragem, linha pneumática). A limpeza do pó retido nas mangas, durante o funcionamento da usina, ocorre por ação de um processo de injeção de ar reverso nos elementos filtrantes, mangas, dispostos verticalmente no filtro de mangas e fixadas a uma placa chamada de espelho totalmente vedados na parte superior para evitar vazamentos. O filtro de mangas é o “pulmão” da usina, assim qualquer bloqueio no filtro traráproblemas ao funcionamento da usina. Normalmente problemas de filtro de mangas influem diretamente na capacidade produtiva da usina. 18 sistemas Básicos Estocagem e dosagem de ligante asfáltico O CAP em temperatura ambiente encontra-se no estado sólido. Entretanto todo o manuseio na produção do asfalto é feito no estado líquido. O CAP só chega ao estado líquido após 145ºC. É importante que se trabalhe em temperturas superiores a esta para evitar problemas decorrentes da viscosidae do CAP. Trabalhar com o CAP abaixo de 145ºC pode gerar problemas práticos como redução da vida útil das vedações de bombas, variações na dosagem do CAP e falta de adesividade com o agregado. A qualidade da mistura está diretamente ligada a temperatura do CAP. O aquecimento do CAP é feito atrav´pes de tanques de aquecimento, os tanques de aquecimento podem ser fornecidos com o aquecedor de fluido térmico. O aquecedor de fludio térmico tema função de elevar a temperatura do óleo térmico, este óleo trabalha em intervalos de temperatura de normalmente 180 a 200ºC. Diferentes soluções são usadas para o aquecimento, alguns fabricantes fornecem o aquecedor separado, outros o aquecedor anexo ao tanque. O óleo térmico é responsável por transferir energia térmica ao CAP, para que isto ocorra sua temperatura deve ser sempre superior a do CAP. Existem variados tipos de óleos térmicos com diferentes propriedades químicas, aterando seu ponto de ebolição sua capacidade de transferência de calor. Para a circulação deste óleo utiliza-se uma bomba de criculação. O óleo térmico circula através de serpentinas dentro do tanque e transmite calor para o CAP. É importante observar o tipo de ligante que está sendo aquecido, CAP modificado exige temperaturas maiores e conforme especificação é necessário uso de agitadores no tanque. A circulação de CAP até a injeção no misturador é feita através de tubulações ‘encamisadas’ para evitar perda de temperatura. O ‘encamisamento’ é feito com dois tubos concêntricos onde o central transporta CAP e o externo circula óleo térmico. Algumas tubulações são flexíveis para auxiliar o trabalho de montagem das usinas e possibilitar dilatação térmica. 19 oPeração de usinas Operação de Usinas Aterramento A norma NBR 5410 elenca os tópicos que devem ser verificados no projeto de instalação e aterramento de equipamentos no campo. As usinas modernas possuem sistemas eletrônicos que são sensíveis a descargas e podem além de colapsar gerar distúrbios no funcionamento, como erros de dosagem ou leituras de temperatura, queima de componentes, acionamentos indevidos entre outros. Os fabricantes sempre esclarecem aos clientes que a responsabilidade do aterramento da instalação da usina é do usuário, devido a diferentes tipos de solos e características dos locais onde as suínas são instaladas. A manutenção do aterramente deve ser periódica pois o efeito de chuvas altera o aterramento. A medição de valores de aterramento inicial normalmnte está de 5 a 8 ohms. Periodicamente deve-se verifica qual a resistência di aterramento. A ferramenta correta para a medição da resistência do aterramento é o terrômetro. Energia As usinas normalmente são fornecidas com tensões de 380 e 440 Volts trifásico com neutro aterrado para alimentação de motores. O circuito de comando pode ser na tensão de 120 Volts ou 220 Volts. As usinas possuem uma série de motores elétricos que servem para acionar seus diversos sistemas (silos dosadores, secador, misturador, elevador, ventiladores, compressor,etc.) para isso sempre usa energia elétrica. O fornecimento da energia elétrica tem parâmetro de funcionamento. Cada fabricante fornece o equipamento de acordo com as especificações de seu usuário. O suprimento de energia elétrica deve cumprir com parâmetros pré-determinados, indicados pelo fabricante. A capacidade de energia elétrica deve atender a carga instalada na usina, esta carga é o resultado de todas as potências instaladas. Painel ou quadro de força É onde estão situados todos componentes para acionamento dos itens elétricos da usina, sendo alguns destes componentes: • Chave seccionadora para desligamento geral; • Disjuntores ou Fusivel de interrupção e segurança; • Contactoras de partida ou acionamento auxiliar; • Transdutores de corrente para medição de corrente elétrica; Cabo de cobre 16 mm2 Haste de cobre 20 oPeração de usinas • Cabos de ligação para intertravamentos de controle; • Temporizadores; • Relé de supervisão de tensão para verificação de seqüenciamento de fases e oscilações de tensão; Usinas modernas oferecem ao usuário a visualização dos níveis de fornecimento de energia. Esta central de medidas é responsável pela verificação da qualidade de energia que a rede disponibiliza para o funcionamento da Usina. Entre as opções de monitoramento estão: • Tensão entre fases e tensão média das 3 fases de entrada de energia; • Corrente por fase e corrente média das 3 fases; • Freqüência da rede com um range de 45 a 65Hz; • Energia consumida total e por fase (ativa reativa e aparente); • Tempo de funcionamento (até 32.767 horas e 59 minutos); • Valores de demanda e demanda máxima de corrente e potência (ativa, reativa e aparente); • Valores de distorção harmônica da tensão e da corrente (total); • Fator de potência total; • Valores máximos e mínimos das potências, correntes, tensão, distorção harmônica entre outras medidas. Dosagem de agregados Há basicamente dois tipos de dosagem dos agregados. A primeira é a dosagem volumétrica, onde a pesagem é feita em apenas uma célula de carga localizada a correia transportadora. A proporção dos agregados é realizada através da área da seção transversal abaixo de cada Silo Dosador. Logo, esta área multiplicada pela velocidade das correis dosadora resultará na vazão em cada Silo Dosador. Independentemente da quantidade de Silos Dosadores, a proporção entre os agregados é dada a partir dos parâmetros mencionados acima (altura da comporta dos Silos Dosadores e velocidade das Correias Dosadoras). Com isso, há necessidade de calibração deste sistema, para que se tenham parâmetros de vazão máxima e mínima atrelada a altura de cada comporta abaixo dos silos dosadores e da velocidade das correias. Abaixo segue imagem exemplificando a calibração da velocidade das correias e a vazão resultante. 21 oPeração de usinas Em obra, é normalmente aplicada a técnica de umidade em base úmida, onde a porcentagem de umidade dos agregados é dada pela relação entre a massa de água contida nos agregados e a massa total dos agregados com umidade. A umidade seca, parâmetro menos difundido na prática é encontrada a partir da relação entre a massa de água contida nos agregados e a massa da amostra seca (ou seja, retirando a umidade). Usinas de asfalto contínuas modernas usam o sistema de dosagem dos agregados com retro alimentação, ou seja a pesagem do material sobre a célula de carga interefere diretamente na velocidade da correia. O aumento ou diminuição da comporta de abertura aumenta ou diminui a massa sobre a zona de pesagem. A variação da velocidade da correia está, então, relacionada com o sinal que é emitido pela célula de carga. A umidade deve ser ponderada por cada silo, realizando assim uma umidade média que servirá de parâmetro para avaliar a capacidade produtiva da usina e a dosagem de CAP. A ponderação é feita de acordo com o percentual de cada silo na fórmula de mistura da usina. Deve-se multiplicar a umidade obtida de cada material pelo seu percentual na fórmula seca (sem CAP). Ao somar no final obter-se-á a umidade ponderada. Secador e queimador A operação do secador contra fluxo é determinada pelo balanço entre a potência do queimador e a entrada de agregados para secagem e aquecimento. Conforme o aumento da entrada de agregados para uma mesma potência de queimador espera-se uma diminuição da temperatura de saída dosgases do secador. O operador deve observar qual a vazão de agregados que permitirá o funcionamento constante da usina sem alteração significativa de vazão ou regulagem do queimador (potência). A variação repentina da vazão da usina pode gerar variação indesejada no teor de asfalto e também na temperatura da massa. A carga dos silos com agregados deve ser observada, pois agregados com muitas variações de umidade afetam a temperatura e teor da massa que sai do secador. No início e fim de operação o operador deve atentar a presença ou não de CAP na medida da temperatura. A temperatura de sensores físicos nos agregados secos é diferente da medida com CAP. 22 oPeração de usinas Misturador Existem diferentes tipos de misturadores, sendo que os que produzem a melhor massa asfáltica são os de mistura externa, por ficarem afastados da radiação do queimador causando uma oxidação no asfalto. Os principais tipos de misturadores são os externos de duplo eixo (pugmill) e os externos rotativos. Externo rotativo O misturador tipo externo rotativo possui uma câmara de mistura aonde é feita a adição do ligante asfáltico e finos assim como outros aditivos tipos cal ou fibra. O acionamento do misturador é integrado ao conjunto do tambor secador, porém livre do contato com a chama do queimador, assim delimitando área de secagem da área de mistura. Na área de mistura existem diferentes tipos e posicionamento de aletas que garantem o tempo correto de mistura e homogeneização com o ligante e demais materiais. A câmara de mistura possuis superfície com material para garantir a fluidez da mistura, assim como aquecimento externo por canais de passagem de óleo térmico. Externo duplo eixo O misturador pug mill tem duplo eixo com braços bipartidos parafusados aos eixos, tendo em seus extremos palhetas com altura regulável e reversível. O acionamento do misturador é feito através de motoredutor com sincronismo dos braços através de duas caixas de transmissão angular. A carcaça do misturador é revestida internamente por placas de desgaste de alta resistência à abrasão. Na parte externa existem câmaras de passagem de óleo térmico que mantém todo sistema aquecido, evitando assim perda de temperatura da massa asfáltica. Este é um sistema dedicado exclusivamente a mistura e de alta eficiência onde não existe o contato dos gases do secador com o CAP, evitando a oxidação da massa asfáltica. Elevador de arraste O elevador de arraste é um conjunto que requer uma atenção especial em manutenção, cada possui suas próprias características. Em geral os principais itens a serem verificados, são: • A tensão da esteira de arraste é controlada por meio de um esticador, que fica constantemente forçando o eixo conduzido para baixo, tensionando a esteira. O alinhamento também deve ser verificado. 23 oPeração de usinas • Chapas de desgaste do fundo do elevador de arraste, deve-se verificar periodicamente e se necesário efetuar a substituição. • As taliscas de arraste, são reguláveis, reversíveis e fixadas à corrente por meio de parafusos. Caso ocorra um desgaste na parte em contato com o fundo do elevador deve-se abaixar a talisca. Caso ocorra o empenamento deve-se inverter o lado de ataque. Se necessário deve-se substituí-la. • Lubrificação e inspeção dos mancais de rolamento. Os pontos de lubrificação são evidenciados no manual do equipamento. • Limpeza: deve ser realizada a limpeza do elevador de arraste sempre que o equipamento finalizar sua operação, para que a massa asfáltica não se solidifique dentro do elevador. Silo descarga A manutenção no silo de armazenamento e descarga é bem mais preventiva do que corretiva, há dois componentes que requerem maior atenção: • Cilindro pneumático: deve-se verificar diariamente a limpeza do cilindro pneumático, a livre movimentação da comporta de descarga e verificar se existem vazamentos na tubulação de ar. Caso ocorra uma avaria no cilindro, deve-se substituí- lo. Caso ocorra furo ou rachadura na tubulação de ar, deve-se substituí-la. O cilindro é fixado por parafusos e a tubulação de ar por abraçadeira. Filtro O objetivo principal do filtro de mangas é evitar a poluição atmosférica provocada por partículas de poeira em suspensão nos gases da combustão das usinas de asfalto. O segundo objetivo é a recuperação do pó que seria carregado pela corrente dos gases de exaustão, e devolvê-lo ao processo de produção da usina, já que este material recuperado, de granulometria muito fina é de grande importância na composição da massa asfáltica. Este material chega a representar até 10% do material total empregado. Os gases provenientes da combustão da usina de asfalto são aspirados pelo exaustor através das tubulações de exaustão, carregando consigo grande quantidade de pó muito fino. Parte desse pó, o de maior granulometria, é retido e devolvido à usina por pré-coletor (por exemplo ciclone). Porém, há uma parcela desse pó que não pode ser recuperada, devido a sua granulometria mais fina e de baixa densidade aparente.Esse pó restante, carregado pelo fluxo dos gases de exaustão atinge o filtro, onde é retido pelas mangas. O tecido da manga permite apenas a passagem dos gases, retendo a poeira. Os gases agora livres da poeira são expelidos pela chaminé do exaustor. A poeira retida pela manga se acumula em volta dessa, devendo então, ser removida pelo sistema automático de limpeza. Esse sistema é comandado por um programador eletrônico e um conjunto de válvulas solenóides que emitem pulsos de ar comprimido, numa seqüência pré-calibrada no programador, fazendo com que o pó se desprenda das mangas e se precipite para a parte inferior do filtro. Esse pó recuperado pelo filtro é conduzido para a usina através de roscas transportadoras (caracóis) hermeticamente fechadas. Cuidados no primeiro dia de funcionamento No primeiro dia de funcionamento do filtro serão necessários alguns cuidados especiais para garantir o bom funcionamento do filtro e vida longa para as mangas. 24 oPeração de usinas Teste em primeiro lugar o funcionamento dos componentes: exaustor, compressor e roscas transportadoras. Regule a pressão da linha de ar comprimido, na válvula reguladora de pressão próxima da saída do reservatório de ar em torno de 7 bar, e na válvula reguladora de pressão próxima ao pulmão do filtro em 6 bar. Teste o funcionamento do programador e das válvulas e solenóides do pulso de ar. Em usinas modernas existem sistemas de segurança contra a queima de mangas, por isso nestes equipamentos teste o circuito de segurança, incluindo controlador de temperatura, solenóides do queimador e alarme de excesso de temperatura. Para fazer este teste, pode ser aquecido o sensor do controlador de temperatura e programá-lo para temperatura ambiente. Ligue o exaustor, compressor de ar e caracóis transportadores, no painel de controle. Regule a saída do exaustor (chaminé de exaustão) até 3/4 ou total. Coloque pela porta de inspeção, pó filler, lentamente, para ser aspirado pela corrente de ar que o arrastará para as mangas. Ao executar esta operação, tenha o máximo cuidado para que não sejam sugados objetos estranhos (como sacos do pó utilizado, objetos de apoio ou equipamentos de proteção individual), para o interior do filtro. NOTA É obrigatório o uso de E.P.I durante está operação. Agora poderá ser ligado o queimador da usina. Em seguida, espere que a temperatura do filtro atinja 100 a 110ºC. Ligue a alimentação de agregados da usina e aumente a abertura da válvula de saída da chaminé do exaustor de acordo com a necessidade. Os ajustes do tempo e da freqüência de pulso devem ser feitos da seguinte forma: 1. Tempo de pulso: 100-120 milisegundos. 2. Freqüência de pulso: 6-8 segundos. 3. Regule o queimador para que não haja excesso de combustível e conseqüente má combustão, o que seria prejudicial às mangas. 4. O tempo de pulso, para mangas novas, podeser menor (100 milisegundos) e deverá ser aumentado, quando a manga for mais velha, até 120 milisegundos. Um tempo maior consome mais ar comprimido. 5. A freqüência de pulsos (intervalo) pode iniciar com tempo maior (15 segundos) e ser reduzida para até 10 segundos, quando a manga estiver muito suja ou velha. Intervalo menor consome mais ar comprimido. 6. Ao ajustar os parâmetros acima, cuidado para não demandar vazão de ar maior que a capacidade que o compressor pode fornecer. Neste caso a pressão cai e a eficiência do sistema diminui. 7. Desligue o queimador e deixe ligado o exaustor até resfriar o filtro; 8. Desligue o exaustor; 9. Após 10 min. desligue o programador; 10. Após 5 min. desligue os caracóis e verifique o estado das mangas após o primeiro dia de funcionamento. Se houver muita aderência de carbono (fuligem) deverá ser regulado o queimador. A operação de introdução de pó feita no início desta seqüência de operação será necessariamente repetida toda vez que forem colocadas mangas novas no filtro, mesmo que a substituição seja parcial. Este pó depositado sobre a manga evita o contato direto da fuligem com o feltro da manga, o que diminuirá a eficiência da filtragem, e a vida das mangas. Nunca deixe de fazer a secagem do filtro no início e no fim da operação do mesmo, caso contrário às mangas correm o risco de ficarem impregnadas de pó umedecido, diminuindo a eficiência e a vida do filtro. Os inimigos do filtro e da manga são: • A má combustão - causa obstrução definitiva da manga; • A umidade - causa obstrução e decomposição da manga; • O excesso de temperatura - provoca queima ou fusão da manga; • Se for observada a formação de gotas na saída da chaminé, deve-se interromper a alimentação 25 oPeração de usinas de agregados, fazer-se a secagem e limpeza das mangas para que a condensação interna não alcance proporções maiores. A regulagem do tempo de pulso e intervalo entre pulsos deverá estar de acordo com a operação do compressor. Finos Os transportadores helicoidais têm a função de extrair de dentro do filtro de mangas todo pó recuperado nele e são acionados por motor com polia ou motoredutores. O acionamento é ligado diretamente no eixo principal da hélice. Deve-se observar o sentido de transporte do pó, isto chama- se “passo” o passo caracteriza-se pelo sentido de rotação, ou a direita ou a esquerda. A usina tem um limite máximo d transporte e limpeza de carga de pó, este valor depende de cada fabricante e modelo de usina, genericamente pode- se determinar um fator limitante de carga de pó nas usinas, fazendo uma redução de produção da usina a cada aumento de particulado fino. Nunca tente fazer qualquer tipo de desobstrução da parte interna do caracol sem ter certeza que a usina está desligada e não há possibilidade de alguém ligar o caracol por engano. Alguns cuidados são fundamentais para o bom funcionamento do filtro, como: • Não acumular pó no filtro, ao fim da operação este pó deve ser retirado e armazenado em silos externos; • Manter a temperatura de trabalho dentro da especificada pelo fabricante para que os finos não aglutinem formando cristais,. • Verificar lubrificação dos motoredutores dos caracóis helicoidais Sistema de limpeza Para limpeza do filtro de mangas são utilizados pulsos de ar comprimido a uma determinada pressão. No pulsos do controlador, deve ser ajustados os seguintes parâmetros: • Tempo de pulso (PULSO); O pulso é o tempo que a válvula de limpeza fica aberta, permitindo a passagem do ar para a flauta. Válvula de limpeza fechada Válvula de limpeza aberta • Frequência de pulso (PERÍODO); O período é o tempo entre aberturas de válvulas. Para garantir a limpeza correta dos filtros é necessário que se tenha especial atenção ao compressor e também a possíveis vazamentos na linha pneumática. O compressor tem a função de comprimir o ar captado na atmosfera para pressões acima da atmosférica. Normalmente em usinas de asfalto utilizam-se compressores tipo alternativo, estes compressores funcionam com o princípio de movimento de pistões. 26 oPeração de usinas O ar passa por um sistema de filtragem evitando a entrada de particulado nos pistões. A contaminação do cabeçote (local onde os pistões se movimentam) com pó danifica o compressor e gera quebra. O ar comprimido pelos pistões chega a um reservatório donde é fornecido para a linha de alimentação. O compressor possui uma fonte de lubrificação para o movimento dos pistões que é o ‘carter’ do compressor. Normalmente observa-se o nível de óleo lubrificante por um visor localizado na base do compressor. A linha de alimentação principal possui uma válvula reguladora que permite ao operador determinar a pressão do sistema. Também deve-se observar estado de filtros e purgadores de umidade. Durante a operação constatam-se pontos de vazamento de ar, isto gera perda de eficiência da limpeza e também desgaste prematuro do compressor, pois este acaba sendo sobrecarregado pela demanda de ar. Controle O controle de uma usina de asfalto significa o acionamento de motores elétricos, atuadores elétrico e pneumático, leitura de sensores de temperatura, peso e outras variável de processo. Este tipo de tarefa pode ser realizada de forma manual ou por meio de sistemas microprocessados supervisionados via computador (sistema centralizados). Controle Manual O controle manual depende única e exclusivamente do operador para realizar todos acionamentos, controles e monitoramentos durante a produção de massa asfáltica. Desta forma o seqüenciamento da partida dos motores elétricos, monitoramento de temperaturas e mudança de produção da usina fica a cargo da atenção e ação do operador. Controle Automático No controle via sistema microprocessados (Exemplo: CLP+Computador) e supervisão via computador, a ação do operador é guiada pelas informações que chegam a tela do computador ou IHM. Estas informações são captadas por sensores e sinais e enviadas para o CLP sendo assim analisadas e processadas e por fim mostradas na tela do computador. Lógicas de intertravamentos de segurança e de seqüenciamento são realizadas pelo CLP e desta forma o operador é informado, por meio de alarmes ou avisos, de alguma advertência seja de operação ou de processo. Este tipo de controle é definido como “Sistema de automação” de usinas de asfalto, responsável pelo controle e supervisão total dos componentes de processo e segurança. 27 oPeração de usinas O CLP é um dispositivo que executa funções definidas por um programa que realiza ciclo de operações seqüenciais e repetitivas. Grande parte dos processos industriais pode ser controlada ou atomatizados por um CLP e substituem com grande eficiência a lógica de controle dos painéis elétricos de acionamento manual. Vantagens: • Confiabilidade de programas • Flexibilidade: os programas podem ser alterados sem alterar a fiação • Funções: o CLP pode executar funções muito mais complexas que qualquer circuito elétrico • Velocidade: podem processar milhares de operações por minuto • Diagnóstico: permite localizar falhas rapidamente. • A topologia consiste em um software supervisório instalado em um computador, o qual se comunica com um controlador (CLP) fazendo a interface homem equipamentos/instrumentação. • Software supervisório permite controle de produção, acionamentos de motores e atuadores. Supervisão de temperaturas e status dos componentes. Vazão x Umidade A vazão de uma usina (t/h) é diretamente relacionada com ma umidade do agregado de entrada. À medida que a umidade do agregado aumenta se tem uma perda na produção, pois deve-se diminuir a vazão de agregados para manter a temperatura de saída da massa conforme a desejada. A diminuição da produção está ligada a capacidade de exaustão da usina, quanto mais umidade no sistema maior será a vazão de vapor para o filtro diminuindo a capacidade do queimador deaquecer os agregados jogando grande parte do calor para a evaporação da água nos agregados. Diminuir a umidade de entrada dos agregados no secador utilizando lonas, construindo proteções para a chuva sobre os estoques significa economia de dinheiro, pois quanto maior a umidade maior será o consumo de combustível. A produção esperada na usina pode ser diminuída de acordo com um fator de redução conforme a umidade dos agregados. Dosagem Cada um dos silos deve ser calibrado de acordo com o procedimento indicado pelo fabricante, e os percentuais de cada agregado devem ser inseridos na tela de formulas conforme a formula do projeto • Nome da fórmula: neste campo deve ser inserido o nome da fórmula a ser utilizada. Deve-se pressionar sobre a caixa de texto ao lado de “Nome da fórmula” e digitar o nome da fórmula; 28 oPeração de usinas • Nome do agregado: campo em que devem ser inseridos os nomes dos agregados utilizados nos silos, filler, asfalto e finos. A inserção dos nomes dos agregados é similar à descrita no item A; • Porcentagem de material: nas caixas deste campo são inseridos os percentuais de cada material da fórmula a ser utilizada. Deve ser observado que o somatório destes percentuais deverá ser igual a 100% (cem por cento); • Porcentagem de umidade: caso a Usina não possua sensor de umidade, nestes campos devem ser inseridos os percentuais de umidade de cada material, conforme resultado do laboratório; • Criar nova fórmula: habilita o sistema a criar uma nova fórmula; • Salvar fórmula: salva a fórmula criada, ficando esta disponível para uso no sistema; • Carregar fórmula: carrega a fórmula selecionada para efetuar a produção de massa asfáltica conforme característica de materiais descritos; • Apagar fórmula: apaga as fórmulas escolhidas, zerando todos os seus campos preenchidos; • Listar fórmula: abre uma janela com a relação de todas as fórmulas existentes até aquele momento. Se a fórmula escolhida for uma fórmula da lista é só dar um duplo clique para obter seus dados; • Somatório de materiais: a fórmula deve obrigatoriamente ter 100% de material descrito; seletor de visualização das fórmulas. Vazão A vazão de agregados em tonelada hora da usina depende da calibração dos silos dosadores ou das “balanças”. Usinas modernas apresentam telas específicas para o processo de calibração. A calibração determinará a relação entre peso medido no silo durante o funcionamento da correia e o valor apresentado na tela. Uma boa calibração garante economia de CAP, por melhor determinação do teor de cada agregado da mistura. Controle do queimador A potência térmica da usina é o qe permite a usina atingir a produção desejada, por isso o queimador é regulado durante a produção aumentando ou diminuindo potência conforme a ação do operador. Normalmente, quando a temperatura da massa asfáltica ultrapassa a temperatura exigida, deve-se diminuir a intensidade do fogo do queimador. Quando, por outro lado, a temperatura diminui, deve-se aumentar o fogo. Porém para aproveitar o máximo rendimento do queimador a regulagem do fogo deve ser feita somente uma vez. Evite modificar constantemente essa regulagem. Quando a temperatura da massa asfáltica ultrapassar a temperatura requerida, não altere o fogo, mas sim, aumente a alimentação de agregados e de asfalto. Procure sempre equilibrar a temperatura da massa, pelo aumento ou diminuição da alimentação de agregados. Atuador do Queimador O acionamento e configuração dos parâmetros do queimadoe é realizado atravéz da tela de controle. Ao pressionar sobre o desenho do queimador, abrirá sua respectiva janela de configuração. Onde o operador pode efetuar o completo acionamento do queimador e também configurar a relação entre combustível e ar. 29 oPeração de usinas Temperaturas Usinas normalmente estão equipadas com pelo menos três sensores de temperatura, com indicação no painel do operador: • Temperatura de asfalto: localizado no filtro de asfalto; • Temperaturade gases: localizado na saída dos gases do secador; • Temperatura de massa: localizado na comporta do silo. Os PT100 são sensores de temperatura que operam baseados no princípio da variação de resistência elétrica de um metal em função da temperatura. Suas principais características são: • Alta estabilidade mecânica e térmica; • Resistência à contaminação; • Relação resistência/temperatura praticamente linear; desvio com o uso e envelhecimento praticamente desprezíveis. Os PT100 podem ser testados com um multímetro na escala de resistência, 200Ω ou 2kΩ. O PT100 possui três terminais, sendo que, dois deles estão em curto. O procedimento de teste é: • Medir com o multímetro a resistência entre os terminais que não estão em curto; • A resistência medida deve corresponder à resistência indicada na tabela 1 para a temperatura do PT100. 30 anotaçÕes
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