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FICHA CATALOGRFICA
Silva de Moraes, Marlene
Tcnica experimental para quantificar a eficincia
de distribuidores de lquidos industriais tipo tubos perfurados paralelos/Marlene Silva de Moraes. So Paulo, 2008. 122p.
Dissertao (mestrado) - Escola Politcnica da Universidade de So Paulo, Departamento de Engenharia de Minas e de Petrleo.
1. Processamento mineral; 2. Equipamentos de minerao (otimizao); 3. Qualidade do processo; 4. Rejeitos de minerao (controle; mitigao). Universidade de So Paulo. Departamento de Engenharia de Minas e de Petrleo.
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DEDICATRIA
Dedico
aos meus amados pais Jos Luiz (in memoriam) e Amlia, que com muita
dificuldade e esforo ajudaram a traar meu caminho.
Ao meu querido companheiro e amado esposo Deovaldo de Moraes Jnior,
que com o seu carinho, sua pacincia, alegria e dedicao me incentiva na
conquista dos objetivos.
Ao meu amado filho, Pedro Henrique e minha querida filha, Jlia, pessoas
maravilhosas e motivadoras.
s minhas irms Sandra Regina e Clia Regina, minha prima Elisabete, ao
meu primo Edmilson, aos meus sobrinhos Eduardo Henrique, Gilberto,
Marcos Paulo, Elosa Helena, Rafaela, Daniela, Las, Thassia, Gael, Mariah,
Kaio e Estevo, aos meus sogros Deovaldo (in memoriam), Therezinha,
aos meus cunhados Wellingthon, Jorge, Neto, s minhas cunhadas Ana
Luiza (in memoriam), Marta e Anne Helene. Amada e querida famlia.
Aos meus amigos Fabiana, Arnaldo, Zaira, Anderson, Sabrina, Thiago,
Eduardo, Luis Renato, Volnei e Gilmar.
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AGRADECIMENTOS
Agradeo,
Primeiramente a Deus pela vida digna e maravilhosa que me presenteou, por
me dar fora e permitir alcanar os meus objetivos.
A todos que contriburam para a realizao do presente trabalho e, de modo
especial:
Ao Prof. Dr. Jos Renato Baptista de Lima, orientador deste trabalho, o meu
reconhecimento pela dedicao e pela inestimvel confiana e amizade.
Ao Prof. Dr. Deovaldo de Moraes Jnior, o meu sincero agradecimento no s
pelo apoio tcnico, mas tambm pela amizade e acima de tudo a grande capacidade
motivadora e dedicao como pessoa humana.
Universidade Santa Ceclia (UNISANTA) que, por intermdio de seus
laboratrios, tecnologia e apoio da magnfica reitora Dra. Slvia ngela Teixeira
Penteado, da excelentssima diretora presidente Dra. Lcia Maria Teixeira Furlani,
dos diretores Antonio de Salles Penteado e ureo Emanuel P. Figueiredo tornou
possvel realizao deste trabalho.
Aos tcnicos do Laboratrio de Operaes Unitrias da UNISANTA, Gilmar
Alcntara e Volnei de Lemos, pelo apoio na montagem experimental.
Aos amigos Michelle Adriana Trindade Silva, Luana da Silva Freitas e Diego
Moreira Lima Arcas, pelo auxlio na obteno dos dados experimentais e Luis
Renato Bastos Lia, Eduardo Apolinrio e Edinaldo Pereira da Silva pela assessoria
na elaborao da anlise estatstica.
Aos meus amados filhos e esposo, Pedro Henrique, Jlia e Deovaldo, e a
minha querida mame Amlia que se abdicaram de minha presena em prol da
elaborao deste trabalho.
Marlene Silva de Moraes
iv
RESUMO
O presente texto descreve um mtodo experimental simples para comparar a
eficincia de distribuidores de lquido empregados nas indstrias de tratamento de
minrios em lavadores, classificadores e moinhos e nas indstrias de processos
qumicos. A tcnica consiste basicamente em analisar a disperso pelo desvio
padro da massa do lquido coletado em tubos verticais dispostos em arranjo
quadrtico colocados abaixo do distribuidor. Como exemplo de aplicao, empregou-
se para a coleta da massa de lquido uma unidade piloto, montada no Laboratrio de
Engenharia Qumica da Universidade Santa Ceclia em Santos, com um banco de 21
tubos verticais de 52 mm de dimetro interno e 800 mm de comprimento. Uma
manta acrlica que no dispersa o lquido com 50 mm de espessura foi fixada entre o
distribuidor e o banco de tubos para evitar respingos. Foram realizados ensaios com
nove distribuidores do tipo espinha de peixe de 4 tubos paralelos cada, para uma
coluna piloto com 400 mm de dimetro. A literatura discordante no que concerne
aos parmetros de projeto e eficincia destes distribuidores. Variaram-se o nmero
(n) de orifcios (95, 127 e 159 furos/m2, 12, 16 e 20 furos por distribuidor) o dimetro
(d) dos orifcios (2, 3 e 4 mm) e as vazes de entrada indicadas por rotmetro nos
distribuidores (q) de 1,2; 1,4 e 1,6 m3/h. A melhor eficincia de espalhamento pelo
menor desvio padro (0,302) foi obtida com n de 159 furos/m2, d de 2 mm e q de 1,4
m3/h indicando as limitaes dos parmetros de projeto da literatura. A presso (p),
na entrada do distribuidor para esta condio, foi de apenas 0,51 kgf/cm2. A relao
adimensional entre a rea da seo do tubo de alimentao e a somatria da rea
dos furos foi de 5,81, a vazo volumtrica total por unidade de rea da seo da
coluna para esta melhor condio foi de 11,32 m3/(h.m2) e a velocidade mdia (v)
em cada orifcio foi de 6,31 m/s. Portanto, o mtodo proposto permite comparar e
quantificar a eficincia de distribuidores alm de demonstrar a no validade de
alguns parmetros de projeto recomendados pela literatura.
PALAVRAS-CHAVE: Distribuidor de lquido, aspersor de lquido, distribuidor de
gua. espinha de peixe, lavador de poeira a mido, lavador de minrios,
classificador de minrios, moinhos a mido, lavador de gs.
v
ABSTRACT
The current text describes a simple experimental method in order to compare the
efficiency of the liquid distributors applied at the ore treatment industries in washers,
classifiers and mills as well as at the chemical processing industries. The technique basically
consist of analyzing the dispersion through the standard deviation of the liquid mass which
was collected in vertical pipes placed in a square way under the distributor. As an example of
us usage, it has been applied a pilot scale for collecting the liquid mass, installed at the
Santa Ceclia Universitys Chemical Engineering Laboratory in Santos, with a setting of 21
vertical tubes measuring 52 mm in internal diameter and 800 mm in length. A 50 mm thick
acrylic blanket was fixed between the distributor and the pipe setting in order to avoid
splashes. Some experiments have been made with a ladder-tipe distributors containing 4
parallel tubes each, for a pilot column of 400 mm in diameter. The literature shows
disagreement regarding the characteristics of the project and the efficiency of the
distributors. The number of holes has varied (n) 95, 127 and 159 holes/m2; 12, 16 and 20
holes for distributor, the diameter of the holes (d) 2, 3 and 4 mm and the flow of entrance in
the distributors (q) of 1,2; 1,4 and 1,6 m3/h. The best efficiency of splashing of the lowest
deviation pattern (0,302) was achieved with n of 159 holes/m2, d of 2 mm and q of 1,4
m3/h showing the limitation of characteristics of the project literature. The pressure (p), for
this condition in the distributor entrance, was only 0,51 kgf/cm2. The measuring relation
between the area of the section of the feeding pipe and the addition of the area of the roles
was 5,81, the total volume of the out flow for unit of the area of the column section for this
better condition was 11,32 m3/(h m2) and the average speed (v), in each hole was 6,31 m/s.
Finally, the indicated method permits the comparison and quantification of the efficiency of
the distributors, besides showing that some of the project concepts are not valid and the
literature does not recommend them.______________________________________
KEYWORDS: Liquid distributor, liquid aspersion device, washer distributor, ladder pipe
distributors, fisch spine, dust dry cleaner, wet scrubber, log washer, ore washer, ore
classifiers, wet mills, gas washer.
vi
LISTA DE FIGURAS
Figura 2.1 - Log washer. 6
Figura 2.2 - Lavador de rosca. 6
Figura 2.3 - Classificador vertical. 7
Figura 2.4 - Filtro de tambor rotativo a vcuo. 7
Figura 2.5 - Filtro a vcuo rotativo horizontal. 8
Figura 2.6 - Filtro de correia. 8
Figura 2.7 - Coluna de flotao. 9
Figura 2.8 - Peneira vibratria. Unidade de tratamento de carvo. 9
Figura 2.9 - Moinho de bolas. Processo de moldagem de
refratrios.
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Figura 2.10 - Lavador de finos. 10
Figura 2.11 - Coluna de recheio. 13
Figura 2.12 - Abrandador de gua. 13
Figura 2.13 - Extrator. 14
Figura 2.14 - Lixiviador. 14
Figura 2.15 - Resfriador de cascata. 15
Figura 2.16 - Evaporador de usina de potncia. 15
Figura 2.17 - Condensador. 16
Figura 2.18 - Filtro biolgico. 16
Figura 2.19 - Torre de resfriamento de gua. 17
Figura 2.20 - Centrfuga filtrante. 17
Figura 2.21 - Distribuidor de chapa perfurada e chamin. 18
Figura 2.22 - Distribuidor vertedor de calha. 19
Figura 2.23 - Distribuidor de bicos aspersores. 20
Figura 2.24 - Distribuidor de tubos perfurados tipo espinha de peixe. 20
Figura 2.25 - Anis de Raschig cermico. 21
Figura 2.26 - Sela de Berl em cermica. 21
Figura 2.27 - IMTP. 22
Figura 2.28 - Anis de Pall. 22
Figura 2.29 - Tubos coletores concntricos. 31
vii
Figura 3.1 - Unidade experimental. 35
Figura 3.2 - Unidade e
