Alimentadores para sólidos a granel

Existem basicamente dois tipos de alimentadores, aqueles projetados para dispensar uma taxa controlada de material para um processo ou linha de produção e aqueles feitos para controlar a descarga de material a granel do armazenamento. Embora geralmente difiram amplamente em escala, sua principal distinção é a função.

O dever principal de um alimentador de distribuição é fornecer de forma consistente e confiável uma taxa precisa de alimentação de material em uma condição adequada para uso. Um alimentador de armazenamento a granel pode ser menos sensível na precisão, mas mais preocupado com a ordem da zona de descarga do contêiner. O padrão de extração do alimentador de descarga é, portanto, um fator crítico de projeto.

Os alimentadores de parafuso são comumente usados ​​para descarregar material da tremonha e silos, pois oferecem muitos recursos favoráveis, como confinamento total e a capacidade de extrair progressivamente de fendas de saída estendidas.

As saídas de fenda, por sua vez, aumentam a capacidade de armazenamento e permitem o uso de seções planas da tremonha, que permitem inclinações mais baixas da parede da tremonha do que as necessárias para cones ou tremonhas em forma de pirâmide. A extração progressiva de uma fenda é essencial para o fluxo de massa, mas também é útil para gerar fluxo ativo através da saída da tremonha e minimizar a potência do alimentador.

1. Para evitar tempos de residência prolongados de regiões do conteúdo da tremonha.
2. Para corrigir a segregação que ocorreu durante o enchimento.
3. Para minimizar o risco de ‘rubor’.
4. Para minimizar o desenho excêntrico e o risco de falha estrutural.
5. Para obter uma densidade consistente do material na descarga.
6. Para homogeneizar ou misturar o conteúdo da tremonha.
7. Para minimizar os requisitos de energia da unidade do alimentador

As escolhas fundamentais para o padrão de fluxo são comumente classificadas como:-

Fluxo de massa - Para materiais que se deterioram em qualidade ou potencial de fluxo em extensão

Fluxo expandido de armazenamento - Para fluxos difíceis, materiais inertes.

Fluxo do funil - Para um fluxo fácil, materiais inertes.

No entanto, o fluxo de massa sozinho é inadequado para lidar efetivamente com algumas dificuldades de fluxo. A sequência na qual diferentes regiões de uma tremonha são enchidas e descarregadas pode ter uma influência importante na condição em que o produto é entregue. Segregação, 'descarga', variações de densidade, 'aglomeração' e outras condições adversas de fluxo e qualidade podem ser agravadas pela extração desigual.

Isso ocorre porque o material é normalmente distribuído de forma desigual através da seção transversal de uma tremonha, formando um ângulo de "repouso derramado" a partir do ponto de enchimento. Se houver alguma diferença física nas partículas de composição, as frações tenderão a segregar ao escoar pela superfície de repouso e se depositar radialmente.

Para reconstituir essas frações em suas proporções originais na descarga, o perfil de extração da ranhura do alimentador deve corresponder à área da seção transversal da tremonha. Isso pode ser uma tarefa desafiadora. O fluxo de massa é frequentemente citado como gerador de um padrão "primeiro a entrar, primeiro a sair" que atenua esses riscos de descarga, mas o fluxo de massa significa apenas que todo o conteúdo da tremonha está em movimento durante a descarga e podem prevalecer gradientes de velocidade amplos.

Fala-se muito de 'extração uniforme', mas geralmente considera-se que isso se aplica à entrada do alimentador, quando deveria se referir à seção transversal do corpo da tremonha, visto que podem existir grandes diferenças entre as áreas da seção transversal servidas por seção diferente do alimentador.

Este requisito de movimento coerente se estende a lidar com um material solto que carrega em uma condição de fluido e tem que se estabelecer em um estado estável antes de chegar à saída da tremonha. Isso ocorre porque a pressão hidrostática de penetração preferencial do leito pelo material em um estado fluido impedirá que a pressão horizontal de mais produto sedimentado entre na rota de fluxo. Caminhos de fluxo estreitos também aumentam a velocidade do contrafluxo contra a subida do ar para escapar e tornar a "descarga" mais provável.

O desempenho ideal do alimentador é garantido por cada seção do alimentador extraindo uma região proporcional da seção transversal da tremonha a que serve. Isso pode ser uma tarefa desafiadora. O fluxo de massa é frequentemente citado como gerador de um padrão "primeiro a entrar, primeiro a sair" que atenua esses riscos de descarga, mas o fluxo de massa significa apenas que todo o conteúdo da tremonha está em movimento durante a descarga e podem prevalecer gradientes de velocidade amplos.

Fala-se muito de 'extração uniforme', mas geralmente considera-se que isso se aplica à entrada do alimentador, quando deveria se referir à seção transversal do corpo da tremonha, visto que podem existir grandes diferenças entre as áreas da seção transversal servidas por seção diferente do alimentador.

Por exemplo - considere um funil de seção quadrada de 6M com um funil piramidal equipado com um alimentador de 2M de comprimento. Os primeiros e últimos 10% da entrada do alimentador precisariam extrair 11 vezes a quantidade de cada uma das outras seções de 10% para dar um rebaixamento uniforme na tremonha.

No outro extremo, com um alimentador de 2M de comprimento em um diâmetro de 2M. silo, os primeiros e últimos 10% do alimentador precisariam tomar uma quantidade minúscula, com a necessidade de extração nas seções subsequentes aumentando rapidamente com o raio local, até um máximo no centro. Na maioria das aplicações, há uma mudança de etapa na demanda de extração para as seções inicial e final do alimentador expostas ao conteúdo da tremonha.

Um alimentador de parafuso é geralmente mais curto do que o maior vão em uma tremonha e o fluxo das regiões da tremonha para várias seções do alimentador são muitas vezes uma combinação de fluxo linear e radial, de modo que a demanda de capacidade por unidade de comprimento do alimentador para 'extração uniforme' pode ser um exercício exigente de conciliar com a característica geométrica da extração do parafuso, a saber:-

1. A primeira seção do parafuso exposta ao conteúdo da tremonha extrai toda a capacidade de transferência axial do parafuso, enquanto as seções subsequentes só podem extrair a diferença incremental na capacidade.
2. Aumentos no passo não extraem um aumento proporcional na capacidade devido à redução na eficiência de transferência axial. A eficiência da transferência axial depende da geometria do parafuso e do ângulo de fricção de contato do material manuseado, portanto, a especificação do alimentador depende de muitos fatores exclusivos da aplicação.
3. Além disso, os aumentos de densidade devem servir a seções proporcionalmente longas da saída, de modo que a taxa de extração real por unidade de comprimento seja reduzida.
4. A eficiência da transferência axial depende da fricção de contato do material manuseado na face da rosca do parafuso, portanto, é exclusiva para a aplicação específica.

Para o padrão de arrastamento de alimentadores de parafuso, consulte a figura 1.

Diante dessas características, é importante saber se o produto será afetado pelos períodos de tempo que puder ser mantido em armazenamento estático; ou muito longo, em relação a uma deterioração potencial na qualidade do produto ou condição de fluxo, ou muito curto em relação à sedimentação do material de um fluido para uma condição de fluxo estável.

Como pode ser visto na fig. 1 a primeira e a última seções da saída geralmente mostram a maior variação. A proporção pode variar de menos de uma unidade a 10:1, dependendo da forma e das proporções relativas da tremonha e das seções de saída e da transição entre elas.

Pesquisas para estabelecer a especificação ideal para um alimentador podem exigir uma cooperação estreita entre o fornecedor e o usuário, portanto, é melhor lidar com um fornecedor especialista em casos importantes.

 Ref. 
 1.Bates.L. 'Padrão de aprisionamento de descarregadores de tremonha de parafuso. 
 ASME Jlrn. Eng for Ind. May 1969. Pp 215-302.