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NOTAS DE AULA - OPERAÇÕES UNITÁRIAS A - TRANSPORTE E
ARMAZENAMENTO DE SÓLIDOS
-Objetivos:
- Equipamentos para transporte de sólidos e dimensionamento.
- Armazenamento: Propriedades dos sólidos armazenados; Tipos de armazenamento.
Classificação:
-Posição fixa durante o transporte: esteiras, carregadores, arrastadores, elevadores, alimen-
tadores, pneumáticos.
- Movimentam-se com os sólidos: caminhões, guinchos, carregadeiras...
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Fatores considerados no dimensionamento:
a) Capacidade (desembarque, armazenamento e embalagem):
- Capacidade de operação: fixada por balanços materiais, considera paradas por falhas ou
manutenção. (ton/dia) ou (ton/ano);
- Capacidade nominal: aplicada aos componenetes do sistema, é o que se espera de uma
operação ideal (kg/h);
- Capacidade de pico: maior capacidade do transportador. Pode ser superior a capacidade
de projeto;
- Capacidade de projeto: especifica o transportador. Geralmente 115% da capacidade no-
minal.
b) Distância e desnível entre carga e descarga;
c) Natureza do material a transportar: granulometria, fator de forma, densidade, ângulo de
repouso, fragilidade, umidade, mobilidade, abrasão...
d) Fatores econômicos.
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Carregadores:
a) Transportador de correia:
Uma correia sem fim que se movimenta entre um tambor livre no ponto de alimentação, e
outro de acionamento na extremidade de descarga.
- Dispositivos para carga e descarga de sólidos;
- Horizontais ou inclinados;
- Velocidades de 0, 5 a 3, 0m/s;
- Nylon, poliéster, PVC, borracha;
- Ranhuras para aumentar atrito no tambor;
- Correias dobradas devem ser descarregadas com trippers.
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Tripper é um dispositivo móvel instalado sobre a correia, a descarga é feita em qualquer
ponto intermediário, por uma saída lateral. Principal vantagem: mobilidade.
Variante da correia: zíper Usado quando deve-se abrigar o sólido do vento ou pó.
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Dimensionamento de transportador por correia:
- Inclinação máxima: não pode exceder o ângulo de repouso;
- Velocidade de transporte: entre 15 e 200m/min;
- Largura da correia (correlação de Liddel para transportadores horizontais):
l =
√
500C
KV ρ
C=capacidade (t/h);
K= constante empírica entre 1, 43 e 1, 65 (média 1, 5);
ρ= densidade aparente (t/m3);
V= velocidade (m/min).
Transportador com inclinação usar: Ci = Ck
- Potência consumida:
P = (0,0003l
2V+0,008C)L+CH
300
p= potência (HP );
H= altura do desnível (m);
L= comprimento (m).
Obs: A potência instalada deve ser 20% maior.
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Exemplo 01:
Calcular a largura de um transportador de correia destinado a transportar na horizontal
20t/h de um sólido de densidade 1, 2t/h a 30m/min.
l =
√
500C
KV ρ
l =
√
500.20
1,5.30.1,2
= 13, 6” ≈ 14”
Exemplo 02:
Projetar um transportador de correia com capacidade para 70t/h de sal comum à distância
de 197m medida na horizontal e uma altura de 17m de desnível.
Dados obtidos das tabelas: ρ = 1, 2t/m3; ângulo máx= 110; V = 80m/min.
l =
√
500.70
1,5.80.1,2
= 15, 6” ≈ 16”
correção da capacidade devido inclinação:
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inclinação: 17
197
= 0, 0863(sin−1) = 4, 950
da tabela: para inclinação de 4, 9504 tem-se k = 0, 985
Ci = C
k
= 70
0,985
= 71, 07t/h
L = 197/ cos(4, 95) = 197, 74
cálculo da potência:
P = (0,0003l
2V+0,008C)L+CH
300
P = (0,0003.16
2.80+0,008.71,07)197,74+71,07.17
300
= 8, 45HP
potência instalada 1, 2.8, 45 = 10, 14HP ≈ 10, 5HP
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Transportador de esteiras:
Transporte de materiais quentes ou muito abrasivos a curtas distâncias. Constitui-se de
uma esteira metálica com bandejas ou caçambas.
Transportador de correntes:
Construção simples: elos padronizados encaixados Apesar da grande durabilidade e fácil
manutenção (porém custosa), não é tão usado quando o de correia.
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Transportador de caçambas:
Empregado para grandes distâncias. A descarga é feita pela inversão das caçambas. Ex:
transporte de minério. O material pode ser submetido ao processo sem sair da caçamba.
Transportador vibratório:
Transporte de sólidos densos e de fácil escoamento. As partículas ficam sobre uma calha
horizontal ou ligeiramente inclinada provida de vibração.
Consumo de energia: Amplitude de oscilação, frequência, inclinação e características do
material.
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Transportador por gravidade:
Equipamento mais simples. Sólido escoa por gravidade sobre um plano inclinado em relação
a horizontal com um ângulo superior ao de repouso do material.
Arrastadores:
São equipamentos que possuem um menor custo em relação aos transportadores.
Transportador de calha:
Mais simples e barato dos transportadores de sólidos. Constitui-se de uma calha de aço nas
quais raspadeiras movimentam-se e arrastam o sólido.
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Transportador helicoidal:
Transportador versátil: mistura, lavagem, cristalização, resfriamento, extração ou secagem.
Inclinação de 10 a 150, maior se a calha for fechada. O acionamento é feito na extremidade
superior.
Características:
- Podem ser abertos ou fechados;
- Trabalham em qualquer posição e inclinação;
- Podem ser carregados e descarregados em qualquer ponto;
- Permitem lavar, cristalizar, aquecer, resfriar ou secar ao mesmo tempo em que o transporte
é feito;
- Ocupam pouco espaço;
- Consumo de potência elevado
Os tipos de helicóide são compostos por:
- Padrão: passo igual ao diâmetro para inclinação até 200;
- Passo longo; para materiais de fácil escoamento;
- Passo duplo: (recortada para mistura), (furada para lavadores), (dobrada de fita com a parte
central removida, para misturar pastas e a seccional ou descontínua);
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Dimensionamento:
Os problemas mais importantes de projeto é a determinação do tamanho e número de ro-
tações da helicóide e o cálculo do consumo de energia
Classificação dos materiais para definição do fator F :
-Classe (a): Inclui materiais finos, leves, não abrasivos e de escoamento fácil. A densidade
está entre 0, 5 e 0, 6t/m3. Para estes materiais, F = 0, 4. Exemplos: carvão moído, caroço de
algodão, milho, trigo, cevada, arroz, malte, cal em pó, farinha e linhaça.
Figura 1: Material classe a.
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- Classe (b): Materiais não abrasivos de densidade média, até 0, 8t/m3, em grãos pequenos
misturados com finos. F = 0, 6. Exemplos: alumem fino, pó de carvão, grafite em flocos, cal
hidratada, café, cacau, soja, milho em grãos, farelo e platina em grãos.
Figura 2: Material classe b.
- Classe (c): Materiais semi-abrasivos em grãos pequenos misturados com finos, densidade
entre 0, 6 e 1, 12t/m3. F = 1, 0. Exemplos: alúmem em pedras, borax, carvão grosso, linhito,
cinzas, sal grosso, barrüha, lama sanitária, sabão em pó, cevada úmida, amido, açúcar refinado,
cortiça moída, leite em pó e polpa de celulose.
Figura 3: Material classe c.
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- Classe (d): Materiais semi-abrasivos ou abrasivos, finos, granulares ou em pedaços mis-
turados com finos, densidade entre 0, 8 e 1, 6t/m3. F = 1 a 2, conforme indicado a seguir.
Exemplos: bauxita (1, 8), negro de fumo (1, 6), cimento (1, 4), giz (1, 4), gesso (1, 6), argila
(2, 0), fluorita (2, 0), óxido de chumbo (1, 0), cal em pedra (1, 3), calcário (1, 6), fosfato ácido
com 7% de umidade (1, 4), areia seca (2, 0), xisto britado (1, 8) e açúcar mascavo (1, 8).
Figura 4: Material classe d.
- Classe (e): Materiais abrasivos de escoamento difícil. Para fins de dimensíonamento
utiliza-se 50% da capacidade dada na figura IV-21d e limita-se a velocidade a 40 rpm. Em
outras palavras, entra-se na figura para materiais da classe d com o dobro da capacidade de
projeto. F conforme indicado: cinzas (4), fuligem (3, 5), quartzo com pó (2, 5), areia e sílica
(2, 0).
Figura 5: Fator de redução devido à inclinação.
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Método 1: De acordo com as características do material:
P = Q.ρ(L.F
273
+ H
152
)
Para transportadores inclinados utilizar a capacidade nominal Qn = Qp
Q= capacidade volumétrica (m3/h);
F= fator que depende do matrial;
P= potência (HP ).Sc o resultado fôr menor do que 2HP , deve-se multiplicar por 2 e, se
fôr inferior a 4HP , multiplica-se por 1, 5.
Quando o carregamento fôr feito por gravidade, a partir de um silo, acrescenta-se1/2 a
1HP ao valor obtido.
Exemplo 03:
Deseja-se selecionar um transportador helicoidal para transportar 38t/h de sal moído a uma
distância de 20m na horizontal.
Sal moído: classe c, F = 1, densidade 1, 2t/m3.
Calculo da vazão:
Q = 38
ρ
= 38
1,2
= 31, 67m3/h
Para materiais classe C com um diâmetro de 350mm tem-se uma rotação de 50rpm.
P = 31, 7.1, 2.20.1,0
273
= 2, 78HP
Adotando uma eficiência para a transmissão de 90%, tem-se P = 2, 78/0, 9 = 3, 09HP
a potência instalada será de: 1, 5.3, 09 = 4, 63 ≈ 5HP
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Alguns dos transportadores das classes anteriores podem ser utilizados como dispositivos de
elevação.
Elevador Helicoidal
Elevador de canecas
Elevador pneumático
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Dispositivos alimentadores:
Os sólidos a processar ou transportar em regime permanente devem ser retirados de depósi-
tos e alimentados em vazão constante no transportador ou no processo onde vão ser utilizados,
por meio de um dispositivo alimentador.
- Volumétricos: vazão volumétrica constante Ex: boca do funil do silo equipada com válvula
gaveta. Para materiais aderentes válvula rotativa.
- Gravimétricos: vazão mássica constante Ex: comporta e contra-peso.
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Dispositivos pneumáticos:
Largamente usado na indústria, principalmente para longas distâncias. A granulometria
varia desde pó fino até grãos de 1 cm, densidade de 15 a 3000kg/m3.
Baseia-se no princípio de fluidização: uso de ventilador para promover o movimento do gás
de transporte (gás inerte ou ar).
- Direto: carrega-se o sólido na saída do silo, com alimentador helicoidal ou tanque de so-
pragem. Para descarga utiliza-se ciclones.
- Indireto: usado quando o sólido danifica ventilador.
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Vantagens:
-Sistema totalmente hermético: minimiza o problema de controle de emissão de particulados;
-Eficiente em consumo de energia e mão-de-obra;
-Confiável devido às poucas partes móveis e menor desgaste do sistema;
-Flexível, permitindo instalações de sistemas completos em espaços bem reduzidos.
Desvantagens:
-Alto custo de instalação;
-Não pode transportar a longas distâncias;
-Limitação da distância no transporte de materiais frágeis;
-No transporte de materiais potencialmente explosivos, deve-se usar um gás inerte no lugar do
ar e evitar fontes de ignição no interior da linha de transporte, aumentando os custos.
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Propriedades dos sólidos armazenados:
Um sólido é sempre mais difícil de manusear do que um fluido, em virtude de suas carac-
terísticas muito variáveis. Há sólidos em blocos sólidos, granulares ou em pó impalpávcl, lisos,
angulosos, quentes, pegajosos, higroscópicos, frágeis, abrasivos e até explosivos.
O armazenamento deverá levar em conta todas estas características. Interessam-nos parti-
cularmente os sólidos granulares. De um modo geral eles apresentam muitas das propriedades
dos fluidos, exercendo pressão e escoando mais ou menos como um fluido não-newtoniano. Mas
há diferenças importantes de comportamento.
a) Resistência a deformação; Quando esforço aplicado supera valor crítico as partículas
deslocam-se em camadas umas sobre as outras;
b) Pressão aplicada não se distribui como em líquidos (integralmente para todas as dire-
ções), seu valor é mínimo na direção perpendicular aplicada;
c) Quando uma tensão de cisalhamento é aplicada na superfície de uma massa estática de
sólidos granulares, ela se transmite através da massa, a não ser que ocorra ruptura do mate-
rial. Certos sólidos resistem mais, outros menos, à ruptura. Partículas pegajosas e irregulares
conferem boa resistência ao conjunto. Outras são arredondadas e a massa rompe-se com pouco
esforço. Os sólidos do primeiro tipo são coesivos. Estes últimos são os não-coesivos. Os sólidos
coesivos dificilmente escoam através da abertura de um silo e o seu armazenamento oferece
dificuldades, tanto na carga, como na descarga. E o caso de certas pastas e da argila úmida.
Os não-coesivos escoam com mais facilidade, sendo exemplificados pelos cereais, os pellets de
plástico e os cristais finos e secos.
d) A densidade varia com grau de compactação, dependendo da granulometria e a forma
como são despejadas com ou sem vibração.
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Tipos de armazenamento:
a) Pilhas ao ar livre: madeira para celulose, minérios. É econômico, mas sofre ação do clima.
b) Armazenamento em pilhas dentro de galpões: como exemplo os fertilizantes. Além de
manter o material seco, propporciona uma facilidade de uso pois está mais perto dos equipa-
mentos onde vai ser processado.
c) Embalagem individual: tambores, barricas, caixas.
d) Depósitos e silos: mais usado na indústria química e de grãos. A descarga é feita pela
simples abertura da parte inferior do silo. Como desvantagem é de elevado custo.
Figura 6: Silos.
Figura 7: Depósito.
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Exercícios:
(01) Projete um transportador de esteira para transportar cimento numa capacidade de
55t/h a uma distância de 162m medida na horizontal com uma altura de desnível de 25m.
Qual a largura da correia, a velocidade de operação e a potência do motor?
(02) Projete uma esteira para transportar pedra grossa num desnível de 17m e uma capa-
cidade de 63t/h. Qual a largura da correia, a velocidade de operação e a potência do motor?
(03) Será utilizado um transportador helicoidal para transportar 22t/h de cevada a uma
distância de 27m (horizontal) e inclinação de 250. Determine o diâmetro e a rotação do heli-
cóide, bem como a potência necessária do sistema.
(04) No caso do exemplo (03) seja necessário transportar na mesma capacidade o mesmo
produto a uma elevação de 6m, mantendo uma distância de 20m (horizontal). Qual a nova
potência?
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R(01) l = 12”; P = 9HP .
R(02) l = 11”; P = 8HP .
R(03) D = 300mm; N = 75rpm; P = 8HP .
R(04) P = 8, 5HP .
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