DESMONTE HIDRÁULICO. Monitor hidráulico. Boletim INTRODUÇÃO

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1 1 INTRODUÇÃO A água a alta pressão e alta velocidade, proveniente de um tanque elevado ou de uma bomba centrífuga,levada contra a base de um banco por meio de um monitor, constitui o sistema de desmonte hidráulico. O jato d água é usado para desintegrar, quebrar e empolpar o material que passa a correr através de canais feitos na superfície da lavra, sendo dirigido para a bomba e posterior recalque. Pedras de grande porte devem ser retiradas mecanicamente e postas de lado na escavação. Este método tem baixo rendimento. De toda energia utilizada, grande parte é consumida em perdas de carga da linha e atritos do jato hidráulico com a atmosfera, restando uma quantidade relativamente pequena de energia para o trabalho de quebrar e empolpar. Também há dificuldade prática em se dirigir o jato contínuamente contra a parte do material remanescente não quebrado e não empolpado. Com isto grande quantidade de água é transportada ao banco, que consumirá mais energia para ser retirada por bombeamento, diluindo a polpa e consumindo mais energia. Esta ineficiência do desmonte hidráulico não tem maior relevância nos locais onde energia potencial natural é disponível. A energia cinética do jato d água que saí do bocal do monitor, se transforma e é perdida rapidamente durante sua passagem através do ar, conforme está bem demonstrado nas tabelas I e II, Distância versus capacidade e Altura manômetrica versus distância, respectivamente. A correlação entre a altura manômetrica e velocidade do jato, é dada pela seguinte expressão; [1] onde: v = velocidade, m/s h = altura manômetrica no bocal, mca g = aceleração gravidade, 9,81 m/s2 c = constante adimensional do bocal, c=0,95 Podemos exemplificar do seguinte modo. velocidade do jato seja de 50 m/s. Qual a altura manômetrica no bocal para que a 1/9

2 Neste caso adicionando a perda de carga na linha e outras perdas singulares, podemos dimensionar a grosso modo a pressão de trabalho da bomba A produtividade do desmonte hidráulico possuiu variáveis intrínsicas nas características do solo. Argilas e outros materiais dispersos, são rapidamente fluidizados e formam polpas de alta concentração. Argilas plásticas possuem comportamento reologico nem sempre definido e invariavelmente requerem energia adicional e maior tempo para sua desintegração. A utilização de métodos combinados pode eventualmente oferecer melhores resultudos produtivos, tais como combinando o desmonte hidráulico com a utilização de tratores, drag lines, etc... Argilas duras e cascalho cimentado, respondem melhor ao desmonte hidráulico quando inicialmente quebrados por meios mecânicos. Trator de esteira com lâmina ou escarificador pode ser utilizado neste tipo de terreno com bons resultados. 2 DADOS DE CAPACIDADE E OPERAÇÃO As fórmulas que se seguem é uma compilação das utilizadas no dimensionamento de um sistema de desmonte hidráulico, a quais não pretendemos expor com rigor. Existem um sem número de livros e publicações especializadas no campo de bombas e bombeamento que devem ser consultados para um completo dimensionamento e especificação 2.1 Potência O monitor hidráulico é um equipamento estático, onde toda energia é fornecida pela bomba centrífuga. A potência absorvida no sistema é função da vazão e da altura manômetrica que sem aprofundamentos teóricos pode ser definida por; [2] onde: γ = peso específico do líquido, kgf/m 3 ( água=1000 kgf/m 3 ) Q = vazão, m 3 /s h = altura manômetrica, m η = rendimento do conjunto bomba/motor 2/9

3 2.2 Perda de carga total A perda de carga do sistema é outro ponto de importância no dimensionamento do conjunto bomba/ monitor hidráulico. A perda de carga total, designada normalmente por h f, envolve todos os acessórios e toda tubulação, sendo dada pela expressão; [3] onde: h f = perda de carga em m L total =comprimento total da tubulação v = velocidade do fluxo em m/s D = diâmetro da tubulação em m g = aceleração da gravidade 9,81 m/s 2 f = coeficiente de atrito que depende da tubulação e do regime 2.3 Perda de carga localizada Perda de carga localizadas são aquelas devidas a disturbios locais do fluxo ao passar por acidentes como válvulas, joelhos, derivações, mudanças de direção, etc ) A perda de carga localizada pode ser determinada pela expressão; [4] onde: hs = perda de carga singular, m v = velocidade em m/s g = aceleração gravidade k = coeficiente adimensional que depende da singularidade 3/9

4 2.4 Trajetória Equações:, ax = 0 m/s 2, ay = -g, 2.5 Força no monitor onde: Q = vazão em massa, kg/s v = velocidade, m/s g = 9,81 m/s 2 4/9

5 2.6 Força de impacto, DESEMPENHO DO MONITOR Versus CONSUMO D ÁGUA/MATERIAL Distancia do monitor a face de desmonte, metros M 3 de material desmotado Consumo d água em m 3 por m 3 de material 8 8,6 10,8 16,7 44,5 Tabela I 5/9

6 ALCANCE Versus ALTURA MANÔMÉTRIC Altura manômetrica em metros Alcance metros em Tabele II CÓDIGO ENG ENG ENG ENG BOCAIS PARA MONITOR DE Φ2 ½ DIAM SAÍDA 100 PSI PESO GPM 5 kgf 1 ½ 668 GPM 5 1 ¼ 464 GPM GPM 5 CÓDIGO ENG ENG BOCAIS PARA MONITOR DE Φ4 DIAM SAÍDA 100 PSI PESO GPM 14 kgf 2 ½ 1856 GPM 14 6/9

7 MATERIAL : FIBRA DE VIDRO 7/9

8 PARA SE OBTER O DIÂMETRO DO BOCAL NECESSÁRIO PARA UMA DETERMINADA 8/9

9 CAPACIDADE E PRESSÃO ESCOLHIDAS, LOCALIZE A PRESSÃO NO EIXO VERTICAL E A CAPACIDADE NO EIXO HORIZONTAL. NO CRUZAMENTO DAS LINHAS OBTEM-SE O BOCAL REQUERIDO. EXEMPLO ; 100 PSI DE PRESSÃO E 300 GPM DE CAPACIDADE REQUEREM UM BOCAL DE 1 DE DIÂMETRO. 9/9