Retrofit do Sistema de Alimentação na SGC Verallia Milford - Oportunidade de Melhorias

Retrofit do Sistema de Alimentação na SGC

Verallia Milford - Oportunidade de Melhorias

Glassman America do Sul  12 e 13 de Março de 2014

ROGER BARNUM

Consultor Senior

ROGÉRIO RUIZ

Engenheiro de Projetos

AGENDA

Motivação

Avaliação do fluxo de material

Padrões de fluxo

Propriedades e testes de fluxo

Desenvolvimento do sistema de alimentação da fornalha

Fábrica Verallia em Milford, Massachusetts:

 Operando com 85% de vidro reciclado.

 Retrofit da fornalha programada para final de 2010.

 Instalação de um queimador de combustível.

 Alteração da boca de alimentação, da lateral para a traseira da fornalha.

Devido ao tempo e recurso necessário para reposicionar o silos de carga, estes deveriam permanecer na posição atual (ao lado da

fornalha).

Alguns dos problemas existentes:

 Constantes interrupções de fluxo devido à pedras de material endurecidos entupindo a saída do silo. Normalmente eram desobstruídos rapidamente, mas muitas vezes um esforço significativo era necessário para restabelecer o fluxo.

 O uso de controle com sensor de nível resultou em paradas/partidas frequentes da rosca de descarga do silo.

“Fluidez” é uma propriedade observada e

função do conjunto material E equipamento.

Material de “fluxo pobre” pode ser

manuseado facilmente em equipamento projetado adequadamente.

Material de “fluxo fácil” pode apresentara

problemas de fluxo em equipamentos mal projetados.

AVALIAÇÃO DO FLUXO DE

MATERIAL

PROBLEMAS DE FLUXO

MAIS COMUNS

Fluxo de Funil:

 Algum material em movimento enquanto o restante permanece estagnado.

Fluxo de Massa:

 Todo o material se movimenta com qualquer descarga.

Fluxo Expandido:

 Combinação de Fluxo de Massa e de Funil, utilizado para prevenir ratholing.

PADRÕES DE FLUXO EM

SILOS E MOEGAS

Propriedades:

 Primeiro a entrar / Último a sair: o material nas paredes é descarregado por último.

 Segregação normalmente intensificada.

 Mais susceptível a formação de ratholing.

Padrão mais comum nas indústrias.

Propriedades:

 Primeiro a entrar / Primeiro a sair: material se move em massa.

 Necessário fluxo sobre as paredes.

 Problemas de fluxo minimizados, ratholing é eliminado.

 Segregação normalmente minimizada.

Ângulos e dimensões da saída podem ser

determinados através de ensaios de material.

Propriedades:

 Fluxo de massa na moega inferior evitando ratholing.

 Economia de altura com uso de fluxo de funil na seção superior.

Junção (dim. crítica) entre cone e transição pode ser determinado através de ensaios de material.

FLUXO EXPANDIDO

Diversas técnicas disponíveis:

 Ângulo de repouso.

 Índice de compressibilidade (Hausner Ratio).

 Fluxo através de um orifício.

 Métodos com célula de cisalhamento.

No entanto, esses métodos não fornecem informações suficiente para fundamentar projeto de equipamentos!

MEDIÇÃO DAS

Método com célula de cisalhamento é

comprovado e consistentemente repetitivo:

 Fornece dados de engenharia que podem ser utilizados como critérios de projeto.

 São cobertos por normas internacionais como ASTM.

MEDIÇÃO DAS

Uso de teste com células de cisalhamento em escala de laboratório para prever o

comportamento em escala real:

 Evitando arco/pontes e ratholing;

 Capacidade de obter fluxo em massa, etc.

Quantificar medidas e ângulos.

ASTM D6128 Direct Shear (Jenike).

ENSAIOS DE

TESTE:

ATRITO COM A PAREDE

Pressão Normal _n = W / A Amostra do material da parede - fixo Tensão de Cisalhamento  = F / A Material a granel Tampa Anel

TESTE:

ATRITO COM A PAREDE

TESTE:

ATRITO COM A PAREDE

DESIGN CHART

MOEGA CÔNICA

Cones:

 Ângulo 10º a 12º mais vertical.

 Largura da saída 2x maior para evitar arco.

 Mais sensível à variações de material.

Pirâmides e Transições:

 Fundo mais plano que cones (10º a 12º) ainda resultando em Fluxo de Massa.

 Menor largura de saída para evitar arco.

 Muito menos sensível à variações de material.

FLUXO DE MASSA

CONE vs. TRANSIÇÃO

q_c

TESTE:

ATRITO INTERNO (COESÃO)

Pressão Normal _n = W / A Tensão de Cisalhamento  = F / A Tampa Anel Base fixa Material a granel

TESTE

FUNÇÃO DE FLUXO

Resultados dos testes indicaram potencial de ocorrência de ratholing em canal com diâmetro inferior a 1,2-1,5m.

Ângulos para moega cônica muito inclinados (~15º da vertical), dependendo da superfície e acabamento.

Utilizando moega de transição seria possível obter Fluxo de Massa com ângulos mais

razoáveis, além de reduzir a chance de

formação de arcos após períodos em repouso.

BASES PARA O PROJETO

DO SILO VIDRO

Uma rosca alimentadora sob cada silo além de garantir o controle de vazão também

permitiria o transportar o material para os novos pontos de alimentação da fornalha.

BASES PARA O PROJETO

DO ALIMENTADOR

Roscas umidificadores estavam planejadas como parte da

modificação, assim como os “plate chargers”

IMPORTÂNCIA DO

PROJETO DO ALIMENTADOR

Passo e diâmetro do eixo variável, garantindo descarga através de todo comprimento da boca de descarga.

Passo constante resulta em alimentação localizada, causando Fluxo de Funil mesmo que o silo tenha sido projetada para Fluxo de Massa.

ARRANJO - DETALHE

Silo modificado com moega tipo transição

Aumento significativo de performance com o novo sistema:

 Eliminado problema de entupimentos na saída dos silos.

 Eliminada a intenção equivocada de reinstalação de canhões de ar em novas posições da moega.

Performance quanto desgaste por abrasão satisfatória, graças à elevada dureza

superficial, necessitando manutenção apenas após 3 anos de operação.

O arranjo com alimentador de roscas permite futura instalação de um sistema de

pré-aquecimento na área livre atrás da fornalha.

PERGUNTAS ? ? ?

Jenike & Johanson

Rua Monteiro de Barros, 513, sl 01, Vinhedo, São Paulo

ROGÉRIO RUIZ

Engenheiro de Projetos

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