Eficiência Energética de um Inovador Alimentador de Sólidos para Sistemas de Transporte Pneumático em Fase Densa
O transporte pneumático pode ser definido como um processo capaz de deslocar materiais sólidos como pó ou granulados, cuja fonte de energia é o escoamento de gás. O deslocamento do particulado ocorre por diferencial de pressão ao longo de uma tubulação, de forma que o gás transporta as partículas da região de maior pressão para a região de menor pressão. Este trabalho aborda o desenvolvimento, a modelagem e a otimização de um equipamento utilizado em sistemas de transporte pneumático para uso industrial. Trata-se de um alimentador de dimensões reduzidas para abastecimento de sólidos de capacidade industrial, projetado para utilizar ar comprimido como força motriz. O principal objetivo deste trabalho é analisar e otimizar a eficiência energética desta tecnologia de manuseio de materiais sólidos por sistemas de transporte pneumático. O transporte pneumático do material particulado pesquisado aqui, dar-se-á em fase densa com aplicabilidade para uso em diferentes segmentos industriais, tais como alimentício, minério e cinzas, para o transporte de pós, sementes, pellets e granulados, haja vista que mais de 70% de todos os produtos industriais são particulados em alguma etapa. A metodologia deste trabalho parte da investigação do estado da arte do transporte pneumático através de fluido gás. A etapa experimental do projeto de pesquisa ocorreu no Laboratório de Pesquisa, Desenvolvimento e Inovação industrial da empresa Zeppelin Systems Latin America Equipamentos Industriais LTDA, que é conveniada à UFABC, e é responsável pelo desenvolvimento do equipamento em seu centro de PD & I, onde este projeto é chamado de Batchpump. Os experimentos iniciaram com a caracterização e o planejamento experimental em diferentes condições de operação. Foram aplicados métodos para a validação dos testes de transporte através do tratamento de dados de sensores de vazão, pressão, tempo e massa, de maneira a investigar os comportamentos dos escoamentos do alimentador pressurizado, para assim, avaliar o equipamento e sua viabilidade. Em seguida foi definida a parametrização de operação do sistema pneumático em escala industrial contínua e posteriormente a otimização da eficiência energética. Os resultados validaram o equipamento como uma alternativa prática e vantajosa em termos de espaço necessário ao vaso de pressão clássico nos projetos industriais de sistemas de transporte de materiais sólidos particulados em bateladas. O método foi testado e aplicado a um sistema de transporte pneumático industrial, composto por um vaso de pressão compacto de volume de 100 L, que introduz material em uma tubulação de 133 m de comprimento com diâmetro de 3 pol. É demonstrada a possibilidade de controlar o sistema com o mínimo de dois parâmetros de entrada: limitando a pressão e fluxo de ar de transporte, determina-se a respectiva potência consumida e taxa de transporte. A razão entre os dois últimos parâmetros determina a eficiência energética do processo. Comparativamente com o vaso de pressão usado em transporte pneumático convencional, o Batchpump traz significativas vantagens práticas tais como redução em complexidade de operação, menor dimensão do equipamento e menor custo de aquisição.