Redução de Tamanho: Processos e Critérios na Indústria

REDUÇÃO DE TAMANHO O termo redução de tamanho se aplica a todas as formas em que as partículas de sólidos são rompidas em outras menores Na indústria muitas vezes tornase necessário a redução do tamanho de um sólido por ex uma grande pedra a fim de que ele se torne manejável Produtos químicos sintéticos são moídos para se obter pós lâminas de materiais plásticos devem ser cortadas em pequenos cubos Certos produtos comerciais devem obedecer as especificações de tamanhos e as vezes até mesmo de forma CRITÉRIOS DE REDUÇÃO DE TAMANHOS Os aparelhos típicos utilizados na redução de tamanho são os Britadores e Moinhos Um britador ou um moinho ideal deve 1 Possuir grande capacidade de produção 2 Requerer uma potência pequena por unidade de produto e 3 Fornecer um produto com tamanho único ou com uma distribuição de tamanho desejada MOAGEM A moagem é uma operação unitária de redução de tamanho em que o tamanho médio dos alimentos sólidos é reduzido pela aplicação de forças de impacto compressão e abrasão As vantagens da redução de tamanho no processamento são Aumento da relação superfície volume aumentando com isso a eficiência de operações posteriores como extração aquecimento resfriamento desidratação etc Uniformidade do tamanho das partículas do produto auxiliando na homogeneização de produtos em pó ou na solubilização dos mesmos ex sopas desidratadas preparados para bolos achocolatados etc A moagem é uma operação unitária frequentemente utilizada com grãos para reduzilos a farinha ou pó Em cereais implica na eliminação do pericarpo das cascas da semente da epiderme nuclear e da camada do aleuroma Geralmente se elimina o gérmen por ser relativamente rico em óleo o qual provoca o ranço do cereal diminuindo a sua qualidade A trituração ou moagem pode ser considerada muito ineficaz do ponto de vista energético Somente uma pequena parte da energia é empregada realmente para a ruptura ou fragmentação do sólido A maior parte se dirige para a deformação desse sólido e a criação de novas linhas de sensibilidade que pode produzir a ruptura sucessiva dos fragmentos O resto da energia se dissipa em forma de calor BRITAGEM É a fase grosseira de redução de tamanho dos minerais O processo mais empregado consiste na quebra do material principalmente pela ação da força de compressão aplicada através do movimento periódico de aproximação e afastamento de uma superfície móvel contra outra fixa O consumo de pedra britada aumente de ano para ano o progresso exige novas estradas edifícios barragens etc Virtualmente toda construção depende de pedra para ser britada quebrada para ser reduzida ao tamanho granulométrica especificada Também a procura de minério tem aumentado com o desenvolvimento tecnológico e industrial Os processos metalúrgicos e de concentração de minérios exigem redução à tamanho adequado à sua utilização EQUIPAMENTOS UTILIZADOS NA REDUÇÃO DE TAMANHO As principais máquinas utilizadas na redução de tamanho são 1 BRITADORES a Britadores de mandíbula b Britadores giratórios c Britadores de rolos 2 MOINHOS a Moinhos de martelos ou de impacto b Moinhos giratórios de compressão 1 Moinhos de Rolos 2 Moinhos de barras C Moinhos de Fricção D Moinhos giratórios 1 Moinhos de barras 2 Moinhos de bolas e de pedras 3 Moinhos de tubos ou compartimentados 3 MOINHOS DE ULTRAFINOS A Moinhos de martelos com classificação interna B Moinhos que utilizam a energia de um fluído 4 MÁQUINAS CORTADORAS A Cortadoras de machados de quadrados e de tiras Equipamentos Britadores grande para médio Trituradores para graus médios de divisão Moinhos reduzir médios a pó CONSUMO DE ENERGIA POTÊNCIA NA MOAGEM Os custos de energia são o principal gastos em trituração ou britamento e moenda de maneira que os fatores que controlam esses custos são importantes O sólido a ser fragmentado inicialmente sofre deformação e fica em estado de tensão até que ultrapassando o limite de ruptura as partículas se rompem O trabalho necessário para fragmentar o sólido é proporcional ao aumento de superfície produzido As leis de Kick Rittinger e Bond são leis empíricas que podem ser obtidas a partir de uma equação diferencial que relaciona o trabalho elementar necessário dW trabalho fornecido para fragmentar a unidade de massa do sólido com uma variação de tamanho dD redução de tamanho ou diâmetro médio Portanto Lei de Kick n 1 primeiras fases do britamento Lei de Rittinger n 2 moagem fina Lei de Bond n 15 geral LEI DE KICK n 1 Sendo D1 Tamanho médio inicial D2 Tamanho médio final W Consumo de potência do britador ou moinho Levando em cota a capacidade do moinho ou britador C em tonh podese calcular o trabalho total por hora O trabalho necessário para fragmentar um sólido é função logarítmica da razão entre os tamanhos inicial e final dos fragmentos A lei só serve para prever as alterações de consumo decorrentes de modificações introduzidas numa operação que já vem sendo realizada Aplicase bem nas primeiras fases do britamento quando as modificações da extensão superficial não são importantes LEI DE RITTINGER n 2 Integrando da mesma forma que para lei de Kick e considerando a capacidade do britador ou do moinho Aplicase principalmente a moagem fina LEI DE BOND n 15 Da mesma forma temos é a lei de Bond Para utilizar a equação da lei de Bond definese um índice de trabalho Wi que inclui a fricção na trituradora britador ou moinho É dependente da natureza do sólido tabelado Se W for dado em HP C em tonh D em cm e Wi em kWhton então k 0134 ANÁLISE GRANULOMÉTRICA Tanto a especificação da finura desejada como o cálculo da energia necessária para realizar uma operação de fragmentação requerem a definição do que se entende por tamanho das partículas do material A determinação de outras características do produto moído também exige o conhecimento prévio de granulometria e geometria das partículas que constituem Distinguemse pelo tamanho cinco tipos de sólidos particulados apesar dessa distinção não ser muito nítida Pós partículas de 1 μm até 05 mm Sólidos granulares de 05 mm a 10 mm Blocos pequenos partículas de 1 a 5 cm Blocos médios partículas de 5 até 15 cm Blocos grandes partículas maiores que 15 cm PENEIRAÇÃO A peneiração consiste em fazer passar a partícula através de malhas progressivamente menores até que ela fique retida O tamanho da partícula será compreendido entre a média da malha que reteve D1 e a imediatamente anterior D2 A média aritmética das aberturas dessas malhas servirá para caracterizar o tamanho físico da partícula D Dessa forma características importantes do material poderão ser obtidas em função de D 1 Superfície externa de cada partícula s s aD2 Ex Para esfera tamanho característico D diâmetro s πD2 portanto a π Ex Para o cubo tamanho característico D aresta s 6D2 portanto a 6 2 Volume da Partícula V V bD3 Para a esfera V π6 D3 b π6 Para o cubo V D3 b 1 3 Fator de forma λ λ ab Para cubos e esferas λ 6 Muitos produtos de operação de moagem possuem λ 105 Para muitos tipos de pós o valor varia de 7 a 8 Para partículas laminares de mica λ 55 4 Números de partículas da amostra N 5 Superfície externa total S 6 Superfície específica Sesp Sm λDρ PENEIRAÇÃO SÉRIE TYLER MAIS USADA A série consta 14 peneiras e tem como base uma peneira de 200 malhas por polegada linear 200 mesh feita com fio de arame de 0053 mm de espessura o que dá uma abertura livre de 0074 mm As demais peneiras são 150 100 65 48 35 28 20 14 10 8 6 4 e 3 mesh Mesh é o número de malhas por polegada linear Ex Disposição de uma série Tyler de peneiras REPRESENTAÇÃO ANALÍTICA DA DISTRIBUIÇÃO GRANULOMÉTRICA 1 Número de partículas da amostra Sendo Δϕ a fração de massa retida em cada peneira temos m mΣΔϕ Para materiais homogêneos Para materiais heterogêneos Peneiração Portanto Para análise granulométrica diferencial Para análise acumulativa método integral OBS O método integral é mais preciso que o diferencial 2 Superfície externa S Para materiais homogêneos Para materiais heterogêneos Para análise granulométrica diferencial Para análise acumulativa método integral