Bombas e valvulas

7/25/2019 Bombas e valvulas

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UNIVERSIDADE FEDERAL DO SUL E SUDESTE DO PARÁ-UNIFESSPAINSTITUTO DE GEOCIÊNCIAS E ENGENHARIA

FACULDADE DE ENGENHARIA DE MINAS E MEIO AMBIENTE-FEMMA

CARLOS WILLIAN FERREIRA DOS SANTOSJOÃO LUCAS DA CONCEIÇÃO DE BARROS

TALITTA ARYANNE MARINHO AARÃO

DISPOSITIVOS TERMODINÂMICOS E SUA APLICABILIDADE NA MINERAÇÃO

MARABÁ-PA20!

1






Trabalho da disciplina de Termodinâmica,Engenharia de Minas e Meio Ambiente 2012 daUniversidade Federal do Sul e Suldeste do ar!"U#$FESSA, em cumprimento as e%ig&ncias

para obten'(o da nota avaliativa)*ocente+ *enilson osta)

MARABÁ-PA20!

2






Trabalho da disciplina de Termodinâmica,Engenharia de Minas e Meio Ambiente 2012 daUniversidade Federal do Sul e Suldeste do ar!"

U#$FESSA, em cumprimento as e%ig&ncias para obten'(o da nota avaliativa)

Aprovado por+

-----------------------.--.---

ro/) *enilson ostaUniversidade Federal do Sul e Sudeste do ar! U#$FESA

3



LISTA DE FIGURAS

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4



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5



SUMÁRIO

' INTRODUÇÃO)))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))>

2 ' OBJETIVO))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))@

3 ' BOMBAS)))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))0

3 - B()*&; 4")"+&;))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))0

)1)1 " ombas centr3/ugas))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))

)1)2 " ombas peri/4ricas)))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))

)1)2 " ombas especiais)))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))2

32 - B()*&; 4, 4,;8(+&),.( 1(;"."5())))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))3

)2)1 " ombas alternativas)))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))3

)1)1 " ombas rotativas))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))!

33 ' U."8"?&( 4, *()*&; & )",%&())))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))9

! ' COMPRESSORES))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))@

! ' C()1%,;;(%,; V(8$).%"+(;)))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))@

5)1)1 ompressores alternativos)))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))@

5)1)2 ompressores rotativos)))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))20

!2 ' C()1%,;;(%,; D")"+(;))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))2

5)2)1 ompressores a%iais))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))22

5)2)2 ompressores centr3/ugos)))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))22

!3 ' U."8"?&( 4, +()1%,;;(%,; & )",%&()))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))23

9 ' TROCADORES DE CALOR ))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))29

9 ' C8&;;""+&( 4, &+(%4( +() (; 1%(+,;;(; 4, .%&;,%+"&))))))))))))))))))))))))))))))))))))))29

6



6)1)1 Trocadores de calor de contato direto)))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))2:

6)1)2 Trocadores de calor de contato indireto))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))2:

92 ' C8&;;""+&( 4, &+(%4( +() ( ."1( 4, +(;.%$())))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))2>

6)2)1 Trocadores tubulares)))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))2@

6)2)2 Trocadores de calor tipo placa))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))3

93 ' U."8"?&( 4, .%(+&4(%,; 4, +&8(% & )",%&()))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))32

: ' DISPOSITIVO DE ESTRANGULAMENTO))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))3!

: ' V685$8&; 4, ,;.%&#$8&),.()))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))3!

7)1)1 8!lvula globo))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))3!

7)1)2 8!lvula obli9ua)))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))39

7)1) 8!lvula angular)))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))39

7)1)5 8!lvula agulha)))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))3:

7)1)6 8!lvula de dia/ragma))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))3:

7)1)1 8!lvula borboleta e es/era)))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))3<

:2 ' U."8"?&( 4, 5685$8&; & )",%&())))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))3@

< ' CONCLUSÃO )))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))!

> ' REFERÊNCIA )))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))!2

7



- I.%(4$(

A variedade e a 9uantidade de bombas, compressores, trocadores de calor e v!lvulas

encontrados no mercado, a:udam a /ornecer pistas sobre o 9uanto esses instrumentos s(oimportantes para a ind;stria de um modo geral) < medida 9ue avan'a a produ'(o de

conhecimento s(o criados novos modelos e novas linhagens desses instrumentos 9ue se

adaptam !s especi/icidades de cada procedimento, aprimorando"os mais e mais)

T(o importante 9uanto conhecer essa in/inidade de dispositivos encontrados no

mercado, 4 compreender os principais tipos e entender suas /uncionalidades para dada

se9=&ncia industrial de interesse de modo detalhado) #os processos de bene/iciamento e

e%tra'(o de min4rio eles est(o presentes em diversas etapas)

ompressores s(o utili>ados 9uando h! necessidade de gera'(o de ar durante o

processo de /lota'(o, al4m da sua e%pressiva atua'(o nos procedimentos em 9ue h! de

per/ura'(o de corpos rochosos) ombas apresentam uma ampla gama de /uncionalidades no

setor mineral) Uma delas est! relacionada ! absor'(o de l39uidos contidos na polpa de

min4rio, e%ercendo um papel de absorvente)

8!lvulas s(o /undamentais para manter um controle sobre o /lu%o da polpa de min4rio

e modelagem de cadeias de processamento mineral) Trocadores de calor s(o utili>ados desde a

e%tra'(o de corpos rochosos at4 o bene/iciamento do material, tendo elevada importância

tanto na ventila'(o e res/riamento de e9uipamentos 9uanto na puri/ica'(o e secagem de

min4rios)

*iante dessa importância, torna"se /undamental o conhecimento da /orma de

/uncionamento e da diversidade desses dispositivos para 9ual9uer indiv3duo 9ue aspire a

pro/iss(o de engenheiro) ?essaltando ainda a utili>a'(o desses instrumentos nos ma9uin!rios

utili>ados na minera'(o, 4 poss3vel perceber o 9uanto o dom3nio sobre o assunto pode ser

importante para um engenheiro de minas 9ue dese:a melhor 9uali/ica'(o

2- Objetivo8



@ ob:etivo deste trabalho 4 de/inir bombas, compressores, trocadores de calor e

v!lvulas, /ornecer aplicabilidades desses instrumentos na ind;stria mineral e conhecer

detalhadamente os tipos desses e9uipamentos utili>ados nas re/eridas se9u&ncias industriais)

3 - B()*&;

9



ombas s(o de/inidas como m!9uinas operatri>es hidr!ulicas 9ue inserem energia a

uma massa l39uida com a /inalidade de transport!"la de um ponto a outro, levando em

considera'(o as necessidades e condi'es do processo) ara 9ue ocorra a movimenta'(o do

li9uido no interior da bomba, 4 necess!rio 9ue ha:a o recebimento de energia de uma /onte

e%terna para a ativa'(o do ei%o da bomba) arte desta energia recebida 4 trans/ormada em

energia cin4ticaB outra parte em energia de press(oB e em alguns casos em ambas as /ormas de

energia)

As bombas s(o divididas em dois grupos principais+ as turbobombas ou dinâmicas e as

bombas de deslocamento positivo) Esta divis(o est! relacionada com a /uncionalidade de cada

bomba, a /orma 9ue a energia 4 inserida ao li9uido, o movimento de sa3da do l39uido e os

componentes internos de cada bomba)

3 - B()*&; 4")"+&;

As bombas dinâmicas ou turbobombas s(o caracteri>adas por possu3rem um Crg(o

rotatCrio dotado de p!s, chamado de rotor, 9ue insere acelera'(o D massa l39uida, ou se:a,

trans/orma a energia utili>ada para alimentar o rotor em energia cin4tica para o deslocamento

do /luido) Essa acelera'(o, ao contr!rio do 9ue se veri/ica nas bombas de deslocamento

positivo, n(o possui a mesma dire'(o e o mesmo sentido do movimento do l39uido em contato

com as p!s)@ rotor pode ter o ei%o de rota'(o na hori>ontal ou vertical, de modo a adaptar"se ao

trabalho a ser e%ecutado) odem apresentar rotores /echados ao l39uido 9ue nele percorre, s(o

geralmente mais e/icientes devido a /orma como a energia 4 aplicada ao /luido, sem haver

muitas perdas) ! tamb4m os rotores aberto e semi"aberto, 9ue s(o usados para l39uidos

viscosos ou l39uidos 9ue cont4m materiais sClidos, por trabalharem em ambientes com

detritos necessitam de um maior espa'o para o /luido 9ue nele percorre)As turbobombas necessitam de outro componente chamado de di/usor ou recuperador,

este dispositivo serve para trans/ormar a maior parte da elevada energia cin4tica com 9ue o

l39uido sai do rotor, em energia de press(o) *este modo, ao atingir a boca de sa3da da bomba,

o l39uido 4 capa> de escoar com velocidade ra>o!vel, e9uilibrando a press(o 9ue se ope ao

seu escoamento) Essa trans/orma'(o 4 operada de acordo com o teorema de ernoulli, pois o

di/usor apresenta se'es gradativamente crescentes, o 9ue leva a uma progressiva diminui'(o

da velocidade do l39uido 9ue por ele escoa, com o simultâneo aumento de press(o, de modo

9ue o /luido tenha um valor elevado de press(o e uma redu'(o de sua velocidade para 9ue n(o

dani/i9ue o encanamento ligado a bomba)

10



As bombas dinâmicas s(o divididas em tr&s grupos 9ue s(o+ as bombas centr3/ugas, bombas

peri/4ricas e bombas especiais)

3 - B()*&; +,.%/$#&;As bombas centr3/ugas representam o mais simples e o mais importante modelo de

turbobombas, em 9ue a energia /ornecida ao l39uido 4 primeiramente do tipo cin4tica, sendo

posteriormente convertida em grande parte em energia de press(o)A partir da movimenta'(o do rotor pode ter um /lu%o radial, 9ue 4 o /lu%o do /luido no

sentido centri/ugo radial a partir do /ormato do rotorB pode apresentar um /lu%o a%ial, onde a

movimenta'(o do /luido no sentido do rotor, n(o havendo deslocamento em /ormato radial

como no /lu%o radialB e h! tamb4m o /lu%o misto, 9ue 4 uma combina'(o do /lu%o radial e

a%ial, onde o escoamento da !gua 4 no /ormato helicoidal)Um componente importante das bombas centr3/ugas 4 o compartimento chamado de

carca'a, 4 onde o l39uido deslocado come'a a ganhar press(o a partir de um aumento

gradativo da !rea, geralmente a carca'a apresenta um /ormato de caracol) A /igura a seguir

mostra uma bomba centr3/uga com desta9ue para a sua !rea de sa3da maior 9ue a de entrada

do /luido, o 9ue da um acr4scimo de press(o e redu'(o na velocidade de sa3da e tamb4m

mostra a carca'a na regi(o de sa3da)

Figura 01 + omba centr3/uga

32 - B()*&; 1,%"%"+&;

Este tipo de bomba apresenta certa linearidade de escoamento do /luido, devido o rotor

n(o modi/icar a sua rota'(o) ara haver o escoamento do /luido o rotor trabalha com di/eren'a

de press(o 9uando o mesmo 4 acionado, esta di/eren'a de press(o acontece no momento em

9ue o rotor cria uma esp4cie de v!cuo entre o encanamento de chegada em rela'(o ao interior

da bomba) Se n(o houver esta di/eren'a de press(o interna o rotor ir! desli>ar apenas sobre o

/luido, isso /ar! com 9ue a bomba perca sua /uncionalidade) As bombas peri/4ricas s(o muito

utili>adas para escoamento com alto desn3vel de altura e m4dio deslocamento, podem ser

11



encontradas em abastecimento h3drico em casas residenciais, em grandes ind;strias

aliment3cias 9ue necessitam de escoamento de /luido a certa altura) A /igura a seguir mostra

uma bomba peri/4rica com seu respectivo rotor para eleva'(o e bombeamento do /luido)

Figura 02 + omba peri/4rica

33 - B()*&; ,;1,+"&";

#este grupo de bombas est(o inseridas as bombas 9ue n(o necessariamente deslocam

/luidos de um ponto a outro, mas tamb4m utili>am este deslocamento para uma /inalidade

espec3/ica) Um e%emplo 4 a bomba de v!cuo, 9ue a partir de uma s;bita di/eren'a de press(o

entre dois pontos, o /luido come'a a deslocar"se de um ponto a outro, ou se:a, desloca"se do

ponto de maior press(o ao de menor press(o 9ue 4 o v!cuo gerado, este tipo de bomba 4

utili>ada 4 muito utili>ada em laboratCrio para a secagem de alguma substância a partir de a

cria'(o do v!cuo)

Figura 0 + omba de v!cuo

! tamb4m o carneiro hidr!ulico neste grupo de bomba, 9ue nada mais 4 9ue um mecanismo

9ue usa di/eren'as de press(o para bombear !gua, a partir de um /lu%o de !gua para eleva'(o

de uma coluna l39uida, 4 utili>ado principalmente na agricultura) A /igura a seguir mostra a

regi(o onde /ica arma>enado o l39uido elevado a partir de um /lu%o na base da bomba para

haver a di/eren'a de press(o)

12



Figura 05 + arneiro hidr!ulico

32 - B()*&; 4, 4,;8(+&),.( 1(;"."5( As bombas de deslocamento positivo ou volum4tricas possuem uma ou mais câmaras,

9ue impelem uma 9uantidade de/inida de l39uido a cada golpe ou volta do dispositivo de

bombeamento) A caracter3stica principal desta classe de bombas 4 9ue uma parte do /luido 4

preso numa câmara e pela a'(o de um pist(o ou de pe'as rotativas 4 impulsionado para /ora

do dispositivo, o l39uido deslocado ter! a mesma dire'(o e sentido do movimento adotado

pelo dispositivo de impuls(o) As bombas de deslocamento positivo podem ser divididas em

alternativas ou rotativas)

32 - B()*&; &8.,%&."5&;

As bombas alternativas n(o apresentam limites de press(o, sendo assim s(o

constru3das para presses de mil atm ou mais) Apesar de imprimirem ao /luido as presses

mais elevadas entre todos os tipos de bombas, possuem capacidade relativamente pe9uena

para deslocamento de grande 9uantidade de /luido) S(o recomendadas para o bombeamentode Cleos, !gua de alimenta'(o de caldeira e /luidos em geral 9ue n(o contenham sClidos

altamente abrasivos substâncias naturais ou sint4ticas 9ue possam desgastar os componentes

da bombaG, no entanto alguns tipos de bombas alternativas podem trabalhar com sClidos de

bai%a abras(o, como as bombas submers3veis) A /igura a seguir mostra uma bomba alternativa

com dois compartimentos providos de rotores, este tipo de bomba serve para mover /luidos a

partir de uma grande di/eren'a de press(o no interior da bomba)

13



Figura 06 + omba alternativa

322 - B()*&; %(.&."5&;

#as bombas rotativas o l39uido retido no espa'o entre os dentes ou palhetas 4

deslocado de modo cont3nuo pelo movimento de rota'(o desde a entrada at4 a sa3da da

bomba) As bombas rotativas s(o usadas com l39uidos de 9uais9uer viscosidades, desde 9ue

n(o contenham sClidos altamente abrasivos) Este bombeamento do /luido pode ser reali>ado

por um embolo ou um pist(o, na 9ual reali>am movimentos repetitivos) A /igura a seguir

mostra uma bomba rotativa submers3va, na 9ual 4 provida de um embolo na regi(o interna

vertical 9ue /ar! o bombeamento de /orma periCdica do /luido)

Figura 07 + omba rotativa submers3va

33 - U."8"?&( 4, *()*&; & )",%&(

ombas hidr!ulicas, esta situada no grupo das turbobombas como uma bomba especial,

este tipo de bomba insere grande 9uantidade de energia em um /luido para haver um aumento14



tanto da press(o e velocidade) Esta bomba 4 bastante utili>ada na prospec'(o mineral, a partir

da caracter3stica de proporcionar um aumento de press(o e velocidade a um li9uido, o /luido

assume um aspecto de um aparelho per/urador, sendo assim ele pode ser utili>ado em

per/ura'es de rochas para a e%tra'(o mineral, no 9ual este tipo de bomba geralmente

apresenta"se acoplada a um corpo mCvel para melhor descolamento e sustenta'(o, como na

/igura a seguir)

Figura 0H + omba hidr!ulica

ombas hori>ontais s(o bombas do tipo centr3/ugas, s(o utili>adas para o transporte de

/luido para /ora de uma instala'(o de arma>enamento, como este tipo de bomba /a> um

transporte de /luido a grandes distancia, ela necessita de uma grande potencia e resist&ncia dos

seus componentes) Esta bomba 4 muito utili>ada em bombeamento de polpa de min4rio em

usinas de bene/iciamento mineral, como a polpa ao ser transportada esta altamente abrasiva,

os componentes deste tipo de bomba apresentam pe'as de desgaste /abricadas com alta ta%a

de resist&ncia a corros(o, o 9ue /a>"se necess!ria a manuten'(o periCdica do e9uipamento)

Figura 0I + omba hori>ontal no transporte de polpa

15



ombas submers3veis est(o situadas na classe de bombas de deslocamento positivo

rotativa, s(o bastante utili>adas na drenagem de alagamentos em minas a c4u aberto ou

subterrâneas, s(o bombas 9ue /a>em a movimenta'(o do /luido estando imersas no l39uido em9uest(o) *i/erentemente dos demais modelos, as bombas submers3veis tem a capacidade de

bombeamento de !gua com detritos, esse di/erencial 4 importante, pois no bombeamento de

uma !rea alagada em uma mina n(o 4 poss3vel ter certe>a do material misturado ao /luido

bombeado)

Figura 0J + omba submers3vel

ombas de acionamento magn4tico s(o bombas centr3/ugas 9ue utili>am um con:unto

de im(s permanentes no ei%o do motor, acionando um segundo con:unto de im(s permanentes

no rotor, levando um alto tor9ue do rotor a partir de um menor tor9ue do ei%o do motor)

*evido o ei%o do motor n(o precisar atravessar toda a carca'a da bomba at4 chegar ao rotor,

este tipo de bomba n(o re9uer 9ual9uer tipo de veda'(o entorno dos componentes entre o ei%o

do motor e o rotor) Este tipo de bomba 4 muito utili>ada na recupera'(o por eletrClise a partir

de solu'es ricas em minerais, onde poderia haver um va>amento de substâncias no

compartimento interno da bomba)

16



Figura 10 + omba de acionamento magn4tico

ombas de deslocamento positivo alternativa s(o muito utili>adas em bombeamentode reagentes 9u3micos para li%ivia'(o e%tra'(o de substancias a partir da dissolu'(o em

l39uidosG em aterros ou em pilhas de estocagem, onde necessita de /luido com alta press(o e

va>amento aliada a m!%ima resist&ncia 9u3mica dos componentes da bomba) Este transporte

geralmente acontece de uma determinada estrutura para abrigo da bomba at4 a regi(o em 9ue

se dese:a deslocar"se o /luido)

Figura 11 + omba alternativa

omba especial a v!cuo 4 utili>ada no bene/iciamento mineral onde necessita de uma

r!pida /iltra'(o de determinada substância 9ue este:a presente na polpa) Esta /iltra'(o se da a

partir de uma press(o di/erencial 9ue /a> o l39uido passar atrav4s de uma membrana porosa,

criando um v!cuo no lado in/erior do /iltro para haver esta di/eren'a de press(o) ara

aumentar a produ'(o este tipo de bomba 4 encontrada em con:unto, onde a partir de uma

17



correia transportadora a polpa ir! passar por um determinado local onde ir! acontecer a

/iltragem)

Figura 12 + Filtro hori>ontal tipo correia

! - C()1%,;;(%,;

ompressores s(o dispositivos capa>es de diminuir a press(o de um g!s atrav4s da

reali>a'(o de trabalho) or sua importância e aplicabilidade nos mais variados sistemas

mecânicos na engenharia, compressores s(o alguns dos e9uipamentos 9ue :amais devem ser

apagados da memCria de 9ual9uer engenheiro em atua'(o) S(o utili>ados na ind;stria no geral

em servi'os de :ateamento, limpe>a, soprador de ar de /orno em re/inariasG, sistemas de18



re/rigera'(o, entre outros) odemos classi/icar compressores 9uanto ao princ3pio construtivo

em dois principais grupos, compressores volum4tricos e compressores dinâmicos)

! - C()1%,;;(%,; V(8$).%"+(;

A base de /uncionamento de compressores volum4tricos reside no aumento de press(o

9ue tem por conse9u&ncia a redu'(o do volume de /luido) Em seu processo operacional,

reali>am atividades 9ue /ormam um ciclo de /uncionamento iniciado com a admiss(o de certa

9uantidade de ar no interior da câmara de compress(o 9ue ent(o e comprimida 4 liberada para

o consumo) @s dois principais tipos de compressores volum4tricos s(o os alternativos e os

rotativos)

! - C()1%,;;(%,; &8.,%&."5(;

onvertem o movimento rotativo de um ei%o motri> em movimento translacional de

um &mbolo ou pist(o, e/etuando um ciclo a cada movimento de rota'(o) Seu /uncionamento

depende das v!lvulas de admiss(o e v!lvula de descarga) Apresentam um elemento mCvel

chamado obturador, cu:o /uncionamento 4 an!logo ao do dia/ragma) Esses elementos, assim

como o pist(o, caracteri>am um compressor de ar alternativo)

Figura 1+ ompressores Alternativos)

!2 - C()1%,;;(%,; %(.&."5(;

Utili>ados em larga escala em processos 9ue necessitam de ar comprimido, esses

compressores como o prCprio nome :! di> comprimem ar atrav4s de movimentos rotacionais)

Seus elementos internos promovem a suc'(o e compress(o do ar) A di/eren'a b!sica entre

compressores alternativos e rotativos reside no /ato de 9ue en9uanto nos compressores

rotativos a redu'(o de volume 4 obtida por meio de uma câmara de compress(o, em

19



compressores rotativos ela se d! ! partir de elementos giratCrios) Essa di/eren'a permite 9ue

em alguns aspectos, esse tipo de compressor se sobressaia diante do e%posto anteriormente, :!

9ue a utili>a'(o de elementos giratCrios leva a uma redu'(o de perdas mecânicas por atrito,

conse9uentemente a uma menor utili>a'(o de lubri/icante nos compressores e, portanto a uma

menor contamina'(o do /luido, al4m obviamente do aumento na e/ici&ncia do processo)

Abai%o ser(o apresentados alguns dos tipos de compressores rotativos, os de para/uso, os de

lCbulos e os de palhetas)

a) Compressores Rotativos de parafuso:

Essa linhagem de compressores 4 /ormada por dois rotores em /ormato de para/uso,

um chamado de macho e outro chamado de /&mea, 9ue giram em sentido contr!rio)

Apresentam no geral duas aberturas, uma de descarga e uma de suc'(o para respectivamente

sa3da e entrada de ar) @ g!s locali>a"se encerrado entre os rotores e as carca'as de modo 9ue !

medida em 9ue ocorre a rota'(o o volume do g!s 4 redu>ido) or /im, o g!s chega at4 a

descarga e 4 liberado)

Figura 15+ ompressores ?otativos de para/uso)

b) Compressores Rotativos de palhetas:

Formado basicamente por um rotor e um tambor central 9ue gira em rela'(o D carca'a)

@ processo de compress(o 4 determinado pelo grau de abertura e espa'amentos va>ios entre

palhetas, 9ue geralmente vai diminuindo) #esse caso, a /or'a respons!vel pela compress(o do

g!s 4 a centr3/uga e o grau de espa'amento entre as palhetas 4 pr4"estabelecido no processo de

/abrica'(o de modo ! a:ust!"lo a di/erentes necessidades) *a mesma /orma 9ue no compressor 20



de para/uso, o g!s entra por um ori/3cio de suc'(o a uma determinada press(o e con/orme o

processo se desenvolve, o g!s ad9uire press(o necess!ria para ser KLdescarregadoLL)

Figura 16+ompressores rotativos de palhetas)

c) Compressores rotativos de lóbulos:

*o mesmo modo 9ue para compressores de para/uso esse tipo de compressor possui

dois rotores em 9ue giram em sentido contr!rio)Embora compressores de lCbulos se:amclassi/icados como volum4tricos, eles n(o diminuem o volume interno do g!s no sistema,

por9ue os rotores apenas deslocam o /lu3do de uma regi(o de bai%a press(o para uma de alta

press(o, n(o o comprimindo)

!2 ' C()1%,;;(%,; D")"+(; ($ T$%*(; +()1%,;;(%,;

S(o a9ueles cu:a /uncionalidade se d! por meio de um /lu%o de um /luido) #esse caso,o compressor opera segundo um princ3pio de suc'(o de ar em determinado ponto e

compress(o por acelera'(o em outro)Seus principais elementos s(o o impelidor, cu:a /un'(o 4

trans/erir energia ao ar admitido e o di/usor respons!vel por promover trans/orma'(o de

energia cin4tica em entalpia com onse9=ente ganho de press(o) S(o ade9uados para grandes

va>es) @s principais tipos de compressores dinâmicos s(o os a%iais e centr3/ugos)

!2 - C()1%,;;(%,; &"&";

21



@ trabalho de compress(o de gases 4 promovido pelo movimento de acelera'(o de

h4lices) ompressores a%iais apresentam e/ici&ncia maior 9uando relacionados aos

compressores centr3/ugos sendo, todavia sua /ai%a de opera'(o mais limitada, al4m de serem

mais sens3veis a corros(o) S(o constantemente utili>ados na /abrica'(o de turbinas a g!s)

Figura 17+ ompressor de /lu%o a%ial multiest!gio

!22 - C()1%,;;(%,; +,.%/$#(;

ossuem alta rota'(o, va>(o muito grande, por4m a press(o 4 pe9uena)A grande

vantagem de um compressor centr3/ugo 4 sua constru'(o simples) #(o h! v!lvulas,engrenagens nem pistes e as cargas s(o constantes tanto em magnitude 9uanto na dire'(o) A

;nica parte mCvel 4 o rotor ou rotoresG e o ei%o no 9ual est! /i%ado) Nuatro partes b!sicas

/ormam um compressor centr3/ugo+ entrada, coletor e estatorou di/usorG) A entrada pode

possuir palhetas /i%as 9ue direcionem o escoamentoB :! o rotor possui palhetas em /ormato

caracter3stico) A /un'(o do estator 4 /rear o escoamento e trans/ormando a energia cin4tica em

energia de estagna'(o) @ coletor trabalha de modo an!logo a um acumulador de ar

pressuri>ado, absolvendo /lutua'es de press(o)

Figura 1H+ Flu%o do /luido no rotor)

22



!3 - U."8"?&( 4, +()1%,;;(%,; & )",%&(

Uma das grandes utilidades de compressores na minera'(o est! ligada ! gera'(o de ar

durante o processo de /lota'(o) Tan9ues de /lota'(o por suas especi/icidades s(o

e9uipamentos 9ue demandam ar em alta va>(o a bai%as presses)or essa caracter3stica do ar,

alta va>(o a bai%a press(o, /a>"se necess!rio o uso de um e9uipamento espec3/ico para

gera'(o de ar, trata"se dos popularmente conhecidos sopradores de ar) @s sopradores s(o

compressores centr3/ugos multiturbinados, capa>es de bombear ar nessas condi'es e com alta

disponibilidade e bai%a manuten'(o) $sso limita o uso de e9uipamentos geradores de ar) Essas

m!9uinas s(o compressores centr3/ugos dotados de turbinas dos mais variados est!gios)

Figura 1I+ ompressor centr3/ugo)

?ochas duras demandam de e%plosivos para serem desmontadas e, posteriormente,

e%ploradas) ara inserir o e%plosivo na rocha, 4 necess!rio e%istir /uros ade9uados) Sendo 9ue

tais /uros s(o concreti>ados com e9uipamentos denominados per/uratri>es) ! uma di/eren'a9uanto ao tipo de dispositivo 9ue au%ilia esses e9uipamentos na per/ura'(o de rochas)

ompressores de ar s(o utili>ados para os casos em 9ue o corpo rochoso 4 muito r3gido, e em

9ue h! a necessidade da per/uratri> permanecer na /orma estacion!ria)

@ acionamento das per/uratri>es percussivas 4 reali>ado atrav4s de ar comprimido)

Entretanto para a reali>a'(o de pe9uenos trabalhos, e%istem as per/uratri>es leves, acionadas

por motor a gasolina e, conse9uentemente, constituindo"se de um con:unto ;nico e port!til,

sabendo"se 9ue as mesmas n(o comportariam o deslocamento de um compressor de ar)

23



Figura 1J+ er/uratri>)

ortanto, os compressores de ar destinados a /ornecer o ar comprimido podem ser

estacion!rios ou port!teis) S(o estacion!rios 9uando montados sobre bases r3gidas e de di/3cil

deslocamento e, na maioria dos casos, movidos por motor el4trico) S(o port!teis 9uando

montados sobre rodas de pneus e utili>am normalmente motor diesel e s(o reboc!veis)

9 - T%(+&4(%,; 4, C&8(%

@s e9uipamentos 9ue s(o utili>ados para complementar a troca de calor contendo dois

/lu3dos 9ue apresentam di/erentes temperaturas e estando separados por uma parede sClida s(o

conhecidos como trocadores de calor ou permutadores de calor sendo usados em abundantes

aplica'es da engenharia) Algumas dessas aplica'es s(o mais especi/icas como podem ser

encontradas em a9uecimento e condicionamento de ambiente, recupera'(o de calor, processos

9u3micos entre outros) or4m, al4m desses tipos mais espec3/icos, e%istem aplicabilidades

mais comuns desse tipo de e9uipamento, como os a9uecedores e torres de re/rigera'(o)

24



C l a s s i fc a ç ã o

d e

t r o c a d

o r e s d ec a l o r

C l a s s i fc a ç ã o

d e

t r o c a d

o r e s d ec a l o r

D ea c o r d o

a

p r o c e s s

o s d et r a n s e r

i

D ea c o r d o

a

p r o c e s s

o s d et r a n s e ri

omo divis(o para o processo de /abrica'(o de um trocador de calor, temos tr&s /ases

b!sicas) A primeira delas 4 a an!lise t4rmica, 9ue ir! se encarregar, prioritariamente, da

limita'(o da !rea necess!ria D trans/er&ncia de calor com seguintes condi'es de temperatura

e escoamento dos /luidos) A segunda /ase do processo de /abrica'(o de trocadores de calor

reside em um pro:eto de /abrica'(o de um trocador de calor 4 chamada de pro:eto mecânico

preliminar) Esta etapa de encarrega de englobar considera'es acerca das temperaturas e

presses de opera'(o entre outros /atores 9ue devem ser levados em conta devido D sua

/undamental importância no processo de /uncionamento dos trocadores de calor)

A ;ltima etapa, o pro:eto de /abrica'(o, re9uerer! a transla'(o das caracter3sticas

/3sicas e dimenses em uma unidade, 9ue pode ser originada a bai%o custo condignamente

com a sele'(o dos materiais, por e%emplo, e os processos na /abrica'(o 9ue devem ser e%postos em detalhes) odemos classi/icar os trocadores em dois tipos+ de acordo a processos

de trans/er&ncias e de acordo ao tipo de constru'(o, como mostra o es9uema a seguir)

Figura 20+ Es9uema retratando classi/ica'(o de trocadores de calor

9 - C8&;;""+&( 4, &+(%4( +() (; 1%(+,;;(; 4, .%&;,%+"&

#este tipo de categoria, os trocadores podem ser classi/icados em+

• ontato direto

• ontato indireto

9 - T%(+&4(%,; 4, +&8(% 4, +(.&.( 4"%,.(

Nuando /alamos sobre trocadores de calor de contato direto temos em vista 9ue os

/luidos se misturam no trocador, obtendo aplica'es 9ue englobam trans/er&ncia de massa

al4m de trans/er&ncia de calor, sendo aplica'es 9ue englobam somente trans/er&ncia de calor

atos raros) Ta%as de trans/er&ncia de calor elevadas s(o obtidas no processo de compara'(o Drecuperados de contato indireto e regenerados) om uma constru'(o demasiadamente de

25



bai%o pre'o, apresenta aplicabilidade limitada aos casos onde um contato direto de dois /lu%os

4 permiss3vel)

Fi!ra 21" #rocador de calor de transerência direta$

92 - T%(+&4(%,; 4, +&8(% 4, +(.&.( "4"%,.(

*i/erentemente dos trocadores de calor de contato direto onde h! a mistura dos

/luidos, nos trocadores e calor de contato indireto n(o h! essa mistura, os /luidos permanecem

separados e o calor 4 trans/erido de maneira continua ao longo de uma parede, pela 9ual se

reali>a a trans/er&ncia de calor)

@s trocadores de calor de contato indireto podem ser classi/icados em trans/er&ncia

direta e arma>enamento)

26



Fi!ra 22" %s&!e'a de'onstrando as ra'ifcaç(es de acordo co' os processos detranserência$

& T"1( 4, .%(+&4(%,; 4, .%&;,%+"& 4"%,.&

#os trocadores de trans/er&ncia direta h! um /lu%o de calor 9ue permanece continuo

indo do /luido 9uente par o /rio ao longo de uma parede 9ue separa ambos) Ora'as a cada

corrente permanecer em passagens separas n(o e%iste mistura entre os /luidos) Esse tipo de

trocador 4 classi/icado como um trocador de calor de recupera'(o, ou apenas conhecido como

um recuperador) ?ecuperados abrangem uma vasta maioria de todos os trocadores de calor)

Alguns dos e%emplos desse tipo de trocador de calor de trans/er&ncia direta s(o os trocadores

de placa, tubular e de super/3cie estendida)

Fi!ra 23" #rocador de calor de transerência direta

27



* T%(+&4(%,; 4, &%)&?,&),.(

#este tipo, os dois /luidos percorrem um em cada momento as mesmas passagens de

troca de calor sendo a super/3cie de trans/er&ncia de calor chamada na maioria das ve>es de

matri>)

Em caso de a9uecimento, o /luido 9uente percorre atrav4s da super/3cie de

trans/er&ncia de calor e a energia t4rmica 4 arma>enada na matri>, energia t4rmica essa 9ue 4

liberada apCs a passagem do /luido /rio 9ue /ar! com 9ue a matri> libere :ustamente essa

energia t4rmica)

Esse processo de passagem de /luido 9uente e /luido /rio ir! acontecer inversamente

9uando retratada a re/rigera'(o) Esse trocador tamb4m 4 chamado regenerador)

Fi!ra 24" #rocador de calor de ar'a)ena'ento

92 - C8&;;""+&( 4, &+(%4( +() ( ."1( 4, +(;.%$(

Fi!ra 25" %s&!e'a de'onstrando as ra'ifcaç(es de acordo co' o tipo de constr!ção

28



92 - T%(+&4(%,; .$*$8&%,;

E%istindo uma di/erencia'(o de acordo com o /abricante, trocadores tubulares s(o

constru3dos em sua grande maioria com tubos circulares) Estes trocadores podem trabalhar

9uando presses e.ou temperaturas operacionais s(o muito elevadas, onde nenhum outro tipo

de trocador pode trabalhar) Sua aplicabilidade vem sendo e%plorada em trans/er&ncias de calor

l39uido.l39uido, podendo ter uma ou duas /asesB este tipo de trocador tamb4m trabalha com

e%cel&ncia em aplica'es de trans/er&ncia de calor g!s.g!s) arca'a e tubo, tubo duplo e de

espiral serpentinaG s(o as devidas classi/ica'es dos trocadores tubulares)

Fi!ra 26" #rocador de calor t!*!lar tipo casco t!*o

& T%(+&4(%,; 4, +&%+&& , .$*(

Tamb4m conhecido como trocadores de casca e tubo, s(o constitu3do de tubos e uma

carca'a , um dos /luidos ir! percorrer por dentro dos tubos e outro entre a carca'a e os tubos)

Estes trocadores s(o muito pr!ticos, podendo ser constru3dos de materiais e tamanhos

di/erentes, dependendo tamb4m do 9ue se 4 dese:ado) odem ser constru3dos com base na

trans/er&ncia de calor dese:ada, do desempenho, prevenir va>amento, na 9ueda de press(o edos m4todos usados para redu>ir tenses t4rmicas)

Esse tipo de trocador 4 mais utili>ado em condi'es operacionais de di/3cil acesso,

com press(o e temperatura alta, /luidos altamente viscosos, atmos/eras muito corrosivas al4m

de outras condi'es di/3ceis) Esse tipo de trocador 4 /re9=entemente utili>ado em re/inarias de

petrCleo)

29



Fi!ra 27" +i'!lação de ,!-os de ,!idos para !' trocador de calor do tipo casco e t!*o.a entrada do casco est/ na parte s!perior traseira e sada est/ no pri'eiro plano na parte

inerior$

* T%(+&4(%,; .$*( 4$18(

omo o prCprio nome e%plica, um trocador de tubo duplo apresenta em /orma de dois

tubos conc&ntricos, um por dentro do outro) @ sistema de escoamento do /luido 4

relativamente simples, consiste no percorrer de um /luido pelo tubo 9ue /ica internamente no

tubo maior en9uanto o outro /luido percorrer! a parte anular do outro tubo seguindo uma

dire'(o contra /lu%o) Ora'as a sua /acilidade em rela'(o D manuten'(o, ele pode ser

considerado talve> o trocador mais simples, por4m, 4 geralmente utili>ado para aplica'es

com pe9uenas capacidades)

Fi!ra 28" #rocador de calor do tipo t!*o d!plo

30



+ T%(+&4(%,; 4, +&8(% ,) ;,%1,."&

Um trocador de calor em serpentina constitui"se em uma ou mais serpentinas, 9ue s(o

tubos circulares, organi>adas em uma carca'a) ?elacionada ao tubo duplo, apresenta uma

trans/er&ncia de calor mais alta gra'as a sua associa'(o em um tubo espiral) E%istem desa/ios

em rela'(o D escolha do uso de trocadores de calor em serpentina, e a maior delas est! na

problem!tica limpe>a, por4m, as e%panses t4rmicas n(o s(o nenhum problema)

Um e%emplo da aplicabilidade desse dispositivo est! na serpentina de res/riamento

9ue 4 destinado para possibilitar 9ue o /luido 9ue passa ao longo do trocador se res/rie

con/orme atravessa a bobina) Este mecanismo de res/riamento 4 relativamente simples e

geralmente pode ser instalado a um custo ra>oavelmente bai%o)

Fi!ra 29" #rocador de calor e' serpentina

5.2.2 - Trocadores de calor tipo placa

onsistindo de um suporte, onde placas independentes de metal, sustentadas por

barras, s(o presas por compress(o, entre uma e%tremidade mCvel e outra /i%a, /ormando

placas ad:acentes 9ue servem como canais por onde os /luidos escoemB /oi introdu>ida na

ind;stria aliment3cia por possuir /acilidade em sua limpe>a) Este tipo de trocador geralmente 4

constru3do com placas lisas ou com alguma /orma de ondula'es) Algumas das desvantagens

desse trocador de calor est(o no /ato 9ue ele n(o suporta presses muito altas e 9uando

comparados aos trocadores casco e tubo somente ser(o de utilidade 9uando as temperaturas

/orem in/eriores a 1I0P apresentando :untas normais ou 9uando houver v!cuo n(o muito31



elevado e volumes moderados de gases e vapores) Ainda assim, esse tipo de trocador de calor

tamb4m apresenta algumas vantagens operacionais, como por e%emplo, a /acilidade de acesso

a super/3cie de troca, substitui'(o de placas e /acilidade de limpe>aB a bai%a rela'(o entre

espa'o ocupado e trocas e/etuadasB a possibilidade de opera'(o com mais de dois /luidos e a

presen'a de elevados coe/icientes de trans/er&ncia de calor) Al4m disso, outra vantagem

comparativa di> respeito ao bai%o custo inicial de opera'(o)

Fi!ra 30" #rocador de calor do tipo placa

93 - U."8"?&( 4, .%(+&4(%,; 4, +&8(% & )",%&(

A importância dos trocadores de calor nunca /oi 9uestionada, pois gra'as a esses

dispositivos podemos controlar a temperatura do /uncionamento dos motores de automCveis

conseguida atrav4s de radiadores, 9ue s(o dispositivos trocadores de calor, al4m da

conserva'(o de alimentos e con/orto /eito atrav4s do res/riamento e a9uecimento produ>idos

por a9uecedores e condicionadores de ar, 9ue tamb4m s(o como os radiadores, dispositivos

trocadores de calor)

Al4m desses dispositivos, e%istem v!rios encontrados no mercado, por e%emplo,

caldeiras, evaporadores, leito /luidi>ado, recuperadores, torres de res/riamento, dentre outro)

Nuando aplicados D minera'(o podemos ter a tare/a comum de a9uecimento.res/riamento de

misturas minerais, 9ue s(o /re9uentemente muito su:as e agressivas, podendo ser

corrosivo.abrasivo) #o processamento do cobre e do >inco, por e%emplo, os trocadores de

calor desempenham tare/as criticas de controle do calor durante todo o processo, a /im de

melhorar a velocidade de rea'(o)32



*e maneira mais apro/undada 9uando /alamos sobre a e%tra'(o de cobre, temos o

trocador de calor aplicado nas caldeiras, 9ue acontecer! a puri/ica'(o em rela'(o

l39uido.l39uido, no transporte para a cuba, o min4rio ter! 9ue passar pelo trocador de calor

:ustamente para 9ue no processo posterior de bene/iciamento do material, pois 9uando voc&

aumenta a temperatura, na presen'a do sul/ato de cobre, ele se ioni>ar! melhor e 9uanto mais

ioni>ado /ica mais QsoltoR, e 9uanto mais solto 4 mais /!cil migrar pois h! a divis(o polo

negativo e polo positivo)

Em rela'(o D ventila'(o de mina, os trocadores de calor s(o mais voltados para a parte de

secagem de min4rio, au%iliando o aumento da temperatura do meio para insu/lar acontecendo

assim D secagem do material, por4m, n(o h! somente essa utili>a'(o 9uando retratamos a

rela'(o de ventila'(o de minas e trocadores de calor, temos tamb4m para retirar o calor, sendoessa aplica'(o mais aconselh!vel em vista da utili>a'(o do trocador de calor)

Temos tamb4m a utili>a'(o desses trocadores de calor para o res/riamento de e9uipamentos

9ue a9uecem rapidamente atingindo temperaturas elevadas, agindo desde caminhes de

estrada trabalhando dentro da mina at4 em per/uratri>es trabalhando, por e%emplo, na

desobstru'(o de grades no transporte gravitacional de min4rio$

33



: - D";1(;"."5( 4, ,;.%&#$8&),.(

*ispositivos de estrangulamento s(o 9uais9uer tipos de dispositivos 9ue restringem o

escoamento e 9ue causam uma 9ueda signi/icativa na press(o do /luido) A redu'(o da press(o

no /luido 9uase sempre 4 acompanhada por uma grande 9ueda na temperatura) A magnitude

da 9ueda de temperatura durante o processo de estrangulamento 4 regida por uma propriedade

chamada de Qe/eito de oule"ThomsonR) Este e/eito oule"Thomson descreve a varia'(o de

temperatura de um /luido 9uando o mesmo 4 /or'ado a passar ao longo de uma v!lvula,

en9uanto mantido isolado de modo 9ue nenhum calor se:a trocado com o meio e%terno,

caracteri>ando o processo como adiab!tico)

: ' V685$8&; 4, ,;.%&#$8&),.(

*entre v!rios dispositivos de estrangulamentos, v!lvulas de estrangulamento se destacam,

sendo tamb4m conhecidas como v!lvula de controle) or sua /uncionalidade, v!lvulas de

controle s(o amplamente utili>adas na ind;stria, essencialmente na hidr!ulica de /luidos e em

processos 9ue ob:etivem a instala'(o e manuten'(o de e9uipamentos) Esses dispositivos s(o

capa>es de dissipar energia de modo controlado, o 9ue o torna importante para os casos em

9ue se dese:a um controle sobre a energia propagada regularmente)

As multiplicidades de /un'es as tornam e%tremamente diversi/icadas) Essa pluralidade se

ad49ua ! diversidade de processos e at4 mesmo de vari!veis termodinâmicas como press(o e

temperatura) @ conhecimento acerca dos di/erentes tipos de v!lvulas 4 /undamental para 9ue

o procedimento de escolha do dispositivo n(o venha a acarretar problemas mecânicos e na

seguran'a laboral)

: - V685$8& G8(*(

Sendo denominada :ustamente pelo /ormado de seu corpo, a v!lvula globo apresenta

/uncionamento atrav4s da movimenta'(o de um disco ou de uma cunha redonda, obstruindo

um ori/3cio para blo9uear o /lu%o de /luido) Tendo angula'(o de noventa graus em rela'(o ao

ei%o da v!lvula, a movimenta'(o do disco e o /echamento do ori/3cio indu> a mudan'a de

dire'(o duas ve>es por angula'(o de noventa graus)

34



Figura 1+ 8!lvulas de estrangulamento Olobo)

:2 - V685$8& O*8"$&

Semelhante a esse tipo de v!lvula, a v!lvula obli9ua 4 uma varia'(o da globo mostrando a

di/eren'a em sua haste e em seu assento 9ue est(o, di/erentemente da globo, em uma

angula'(o de 9uarenta e cinco graus usando a rela'(o com o ei%o da tubula'(o) Uma

vantagem 9ue esse tipo de v!lvula apresenta em rela'(o a v!lvula globo est! no /ato da menor

9ueda de press(o com melhor caracter3stica de controle) ! tamb4m uma similaridade D

v!lvula globo 9ue se d! nas dimenses e material de /abrica'(o)

Figura 2+ 8!lvula de estrangulamento obli9ua

:3 - V685$8& A#$8&%

Sendo mais uma vers(o da v!lvula globo, a v!lvula angular apresenta e%tremidades de

entrada e sa3da perpendiculares entre si) Um ponto de vantagem 9ue essa v!lvula apresenta

est! na a:uda D redu'(o de n;mero de cone%es do sistema de tubula'es) omo a v!lvula

obli9ua, a v!lvula angular apresenta similaridade com a globo 9uando retratadas as dimenses

e condi'es de opera'(o)

35



Figura + 8!lvula de estrangulamento angular

:! - V685$8& A#$87&

A v!lvula do tipo agulha 4 pro:etada para um controle de /lu%o /ino, com grande perdade carga, podendo provocar vibra'es elevadas em altas ta%a de /lu%o) Sua maior di/eren'a

em rela'(o a v!lvula globo se encontra na cunha de /echamento, 9ue nas v!lvulas agulha s(o

como uma agulha ou plug, cu:o prCprio diâmetro 4 menor 9ue o seu comprimento)

Ao /echar o dispositivo, a agulha se /i%a num anel de corpo da v!lvula) A medida em

9ue a v!lvula 4 aberta, a agulha se desencai%a do corpo e abre"se uma passagem em volta

dela, sendo 9ue 9uanto maior a rela'(o entre comprimento e diâmetro, maior ser! o grau de

regulagem)

Figura 5+ 8!lvula agulha

:9 - V685$8& 4, 4"&%&#)&

Este modelo consiste em um componente tabular, onde a parte superior apresenta um

material pl!stico, como uma esp4cie de dia/ragma 9ue 9uando pressionado para bai%o por um

pist(o ocorrer! a obstru'(o por completo da passagem do /luido, /icando todo o mecanismo

de acionamento /ora do contato com o /luido) @s principais materiais utili>ados na /abrica'(o

do dia/ragma s(o a borracha natural, borracha sint4tica e alguns tipos de pl!sticos)

36



E%istem dois tipos de v!lvulas de dia/ragma) @ mais comum possui o canal de

passagem soerguendo o centro da v!lvula aG, onde ocorre o rebai%amento do dia/ragma, uma

desvantagem deste tipo de v!lvula 4 a di/iculdade de drenagem da linha do /lu%o 9uando o

/luido 4 corrosivo ou solidi/ic!vel) @ outro modelo 4 o de corpo com passagem reta bG, 9ue

tem como desvantagem a curta vida ;til do dia/ragma e possui a vantagem de /!cil limpe>a

em caso de entupimento)

Figura 6+ rincipais modelos de v!lvulas de dia/ragma

E%iste tamb4m a v!lvula de mangote, 9ue semelhante a v!lvula dia/ragma) @

dispositivo de estrangulamento apresenta uma borracha /le%3vel com um mecanismo /ora para

estrangul!"lo) Este tipo de v!lvula 4 empregado onde h! /lu%o severo de material altamente

abrasivo, devido aos componentes da v!lvula serem altamente resistentes)

:: - V685$8&; *(%*(8,.& , ,;,%&

8!lvulas borboleta s(o v!lvulas utili>adas para regular ou mesmo segregar a vas(o de

um /luido) @ mecanismo de /echamento apresenta a /orma de um volanteB um disco 9ue gira

em torno de um ei%o, cu:o manuseio tem dom3nio sobre a va>(o do /luido) 8!lvulas de borboleta s(o pre/er&ncias de mercado devido ao seu pre'o e peso, no geral s(o mais baratas e

mais leves o 9ue permite /acilidade na troca e /!cil a:uste) A di/eren'a entre v!lvulas de

borboleta e de es/era reside no /ato de 9ue as de borboleta est(o sempre presente no /luido o

9ue :! provoca uma 9ueda de press(o natural) Abai%o s(o mostradas algumas dessas v!lvulas)

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Figura 7+ v!lvula borboleta)

*a mesma /orma 9ue v!lvulas de borboleta, v!lvulas de es/era utili>am um

mecanismo de /echamento cu:a /orma 4 an!loga a de um volante) A utili>a'(o obviamente

est! relacionada a regulagem do /lu%o de um /luido) A es/era do e9uipamento apresenta um

ori/3cio central 9ue 9uando alinhado com as e%tremidades da v!lvula permite a passagem do

/lu%o) ?elacionado a de borboleta, este tipo de v!lvula apresenta vantagem pois n(o apresenta

tend&ncia em se /echar so>inho, o 9ue /a> com 9ue no pro:eto ha:a a necessidade da inclus(o

de um mecanismo atuador 9ue tem por /un'(o segurar a v!lvula)

Figura H+ v!lvula es/era)

:2 - U."8"?&( 4, 5685$8&; & )",%&(

ara a modelagem de sistemas mecânicos, costumeiramente a engenharia abre m(o de

/ormula'es /3sicas e matem!ticas, atentando basicamente para an!lises praticas) #o caso da

minera'(o, sistemas mecânicos s(o modelados ! partir de simula'es hidr!ulicas nas 9uais se

utili>am di/erentes tipos de re:eitos para modelagens de sistemas) Ensaios com re:eitos de

cobre, prata e ouro a di/erentes granulometrias s(o utili>ados ! /im de se obter a modelagem

mecânica para processos de bene/iciamento) #esse caso, s(o utili>ados di/erentes tipos de

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v!lvulas 9ue se ade9uam !s caracter3sticas de cada re:eito, como mostrado no es9uema

abai%o, em uma simula'(o reali>ada em *el/t, na olanda)

Figura I+ Es9uema de e9uipamento desenvolvido em *el/t, na olanda)

@ a:uste da v!lvula a ser utili>ada em processo de bene/iciamento 4 relacionado !

parâmetros como concentra'(o do corpo mineral e dispositivos reguladores, 9ue s(o /atores

9ue determinam a velocidade da polpa de min4rio) #esse aspecto, a utili>a'(o de di/erentes

tipos de v!lvulas determina n(o apenas o tipo de dispositivo a ser trabalhado, mas a

concentra'(o no /im de cada etapa de processamento)

@utro e%emplo na minera'(o est! presente na v!lvula es/era 9ue 4 amplamente

utili>ada no transporte de polpa em 9ue se necessita controlar o caminho 9ue a mesma ir!

percorrer) Um modelo desse tipo de bomba 4 a v!lvula es/era de reten'(o de tr&s vias 9ue

utili>a um sistema de densidade para a es/era dentro da v!lvula, 9ue devido D bai%a densidadeda es/era a locomo'(o da es/era dentro da v!lvula 4 de modo autom!tico) A movimenta'(o

interna da es/era ocorre 9uando a bomba ativa 4 ligada para o transporte de polpa, em 9ue a

es/era na /igura J desloca"se para a regi(o 9ue n(o h! passagem de /luido, selando"aB :! na

/igura 50 a passagem anterior 4 /echada para o escoamento pelo outro caminho da bomba, o

9ue leva a es/era deslocar"se para o caminho 9ue n(o h! /lu%o da polpaB na /igura 51 os dois

caminhos s(o ativados para a mistura da polpa a algum poss3vel reagente, o 9ue /a> com 9ue a

es/era permane'a neutra no centro)

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Figura J Figura 50 Figura 51

Figura 52+ 8!lvula de tr&s vias

40



< ' C(+8$;(

A pes9uisa apresentada de/iniu tr&s importantes dispositivos termodinâmicos, al4m de

associ!"los ! ind;stria mineral) Tomar conhecimento sobre os principais tipos e sobre aaplicabilidade de bombas, compressores e dispositivos de estrangulamentos no mundo da

minera'(o, /orneceu n(o apenas maior assimila'(o do conte;do visto em sala, mas um au%3lio

importante na resolu'(o de 9uestes pr!ticas 9ue est(o por vir)

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Documents

Bombas e valvulas