HISTÓRICO DA EVOLUÇÃO DAS USINAS

Transcrição

1 HISTÓRICO DA EVOLUÇÃO DAS USINAS

2 Histórico da evolução das Usinas de Asfalto. USINAS VOLUMÉTRICAS. USINAS BATCH ou GRAVIMÉTRICAS. USINAS DRUM MIX FLUXO PARALELO. USINAS CONTRA FLUXO

3 O processo volumétrico fazia parte das primeiras usinas, introduzidas na década de 60, com padrões de qualidade, inaceitáveis para os dias de hoje. As usinas do tipo Batch (Pesadas ou bateladas) ou comumente denominadas de Gravimétricas, foram sempre consideradas como padrão de referência mundial. Na década de 70, é introduzido no mercado o processo Drum Mix, com equipamentos compactos e econômicos, para fazerem frente as usinas Gravimétricas.

4 Na década de 80, surge o processo Contra Fluxo de mistura externa com eletrônica embarcada, evolução natural do processo contínuo, para fazer frente as transformações do ligante asfáltico, ocorridas na crise do petróleo da década de 70 e as exigências de qualidade da massa asfáltica.

5 VOLUMÉTRICAS CONTINUAS A partir dos anos 30

6 VOLUMÉTRICAS CONTINUAS A partir dos anos 40 com peneira

7 Misturador Tipo Pug Mill

8 CARACTERÍSTICAS Dosador Frio Volumétrico, dosagem através de : comporta, calhas vibratórias ou mesa de vai e vem. Secador Peneira Calibradora ( opcional ) Misturador tipo Pug-mill Dosagem e injeção de CAP: volumétrica, fixa e contínua.

9 Usina Gravimétrica A B C D E F G H A- Descarga do elevador quente. B- Calha de entrada. C- Peneira classificadora. D- Silos quente. E- Panelão/Balança do Cap. F- Silo balança. G- Dosador de filler. H- Misturador.

10 USINAS TIPO BATCH ou GRAVIMÉTRICA Características principais: Primeira usina reconhecida como padrão mundial de qualidade. Eficiência comprovada na secagem dos agregados Sistema Contra Fluxo. Excelente precisão na dosagem dos agregados, pesagem individual e materiais com granulometria garantida pelo sistema de peneiramento e classificação (Seu Grande Diferencial no momento do lançamento).

11 Garantia de precisão na dosagem do ligante, através de panelão volumétrico ou balança de pesagem. Processo de mistura eficiente e de excelente qualidade, por misturador externo. Sistema de produção por batch ou batelada. Custo inicial de aquisição, instalação e manutenção, muito alto. Instalações exclusivamente fixas.

12 Usinas Batch ou Gravimétricas.

13 Usinas DRUM MIX. Características principais: Equipamento compacto e econômico. Baixo custo inicial na aquisição, instalação e manutenção. Boa qualidade da massa asfáltica. Temperatura dos gases mais elevadas. ** As Primeiras Drum Mix faziam a dosagem dos Agregados Volumétricas

14 INTRODUÇÃO A CRISE DO PETRÓLEO NOS ANOS 70 Surge a necessidade de otimizar a produção de combustíveis. Uma segunda torre é introduzida no processo original para uma destilação a vácuo fracionada.

15 VÁCUO GASOLINA ENTRADA DE PETRÓLEO BRUTO NAFTA LEVE QUEROSENE DIESEL AQUECEDOR DO PETRÓLEO BRUTO DIESEL A VÁCUO LEVE DIESEL A VÁCUO FORTE PARAFINA DESTILADA AQUECEDOR DE RESÍDUOS VAPOR DIAGRAMA DO PROCESSO DE REFINO ASFALTO

16 CRISE DO PETRÓLEO - ANOS 70 O novo processo aumentou a produção de produtos especiais de petróleo, em detrimento do asfalto, que é o último produto refinado, o qual perdeu quase toda a sua viscosidade natural. Isso significa que, a partir daquele momento, o asfalto para a indústria de pavimentação teve que receber maiores quantidades de óleos leves e/ou solventes para alcançar a viscosidade exigida pelas especificações.

17 OXIDAÇÃO DO CIMENTO ASFÁLTICO EXISTEM 3 PRINCIPAIS FATORES RESPONSÁVEIS PELA OXIDAÇÃO DO CIMENTO ASFÁLTICO: 5) O efeito da vazão do vapor que passa pela zona de mistura; 2) A alta temperatura na zona de mistura; 3) A presença de uma alta concentração de oxigênio;

18 ANÁLISE DE UMA USINA DRUM MIX (FLUXO PARALELO)

19 Drum Mix - Fluxo Paralelo Agregados Queimador

20 1) VAZÃO DE VAPOR ATRAVÉS DA ZONA DE MISTURA

21 TAMBOR MISTURADOR - FLUXO PARALELO Zona de Combustão Zona de Secagem Zona de Mistura Injeção de CAP Temperatura dos gases: 185 C Temperatura de Saída da Mistura Asfáltica: 155 C 1) O vapor é formado durante o processo de secagem dos agregados; 2) O fluxo de vapor, indicado pelas linhas vermelhas, cruza a zona de mistura, causando uma destilação fracionada dos óleos leves. O resultado é a perda da flexibilidade e a conseqüente redução da vida do pavimento. Este processo é comumente chamado de Oxidação.

22 2) TEMPERATURA

23 COMPORTAMENTO DAS TEMPERATURAS EM UM TAMBOR MISTURADOR (FLUXO PARALELO) TEMPERATURA MÁXIMA DOS GASES TEMPERATURA MÍNIMA DOS GASES TEMPERATURA DA MISTURA ZONA DE MISTURA ZONA DE AQUECIMENTO ZONA DE SECAGEM ZONA DE DESENVOLVIMENTO DA CHAMA

24 TAMBOR MISTURADOR - FLUXO PARALELO O quadro anterior mostra o comportamento da temperatura em uma usina de fluxo Paralelo. Fica claro que a temperatura da corrente de gás, fluindo através da zona de mistura, apresenta uma temperatura mais elevada do que a temperatura da mistura, e a diferença entre a temperatura da corrente de gás e a da mistura varia de 20 graus Celsius a 70 graus Celsius. Este diferencial da temperatura tem capacidade para aquecer a temperatura da mistura e o betume, afetando as suas propriedades, evaporando os óleos leves, reduzindo, dessa forma, a flexibilidade do pavimento e encurtando a vida do pavimento construído com esta mistura. Outra conclusão que podemos tirar do quadro anterior é que o fluxo paralelo não é eficiente termicamente, porque perdemos energia ao aquecer os gases, e não transferimos toda esta energia aos agregados no processo de secagem. É por isso que tempos altas temperaturas dos gases, que podem afetar o cimento asfáltico.

25 3) OXIGÊNIO

26 TAMBOR MISTURADOR - FLUXO PARALELO Dentro do tambor Secador temos uma Zona de Combustão, e devido a este fato, o efeito do Oxigênio não é um fator significativo para a análise do processo de Oxidação.

27 Anos 80: Verifica-se a decomposição dos componentes líquidos na mistura asfáltica. A decomposição destes componentes resulta na perda da viscosidade do asfalto, reduzindo a qualidade e durabilidade dos projetos de pavimentação.

28 Mistura Externa, uma Nova Tecnologia Disponível As usinas Contra fluxo trouxe soluções e inovações em relação às Usinas Drum Mix, ao mesmo tempo em que mantiveram os mesmos níveis de custo. Por causa destas inovações, o conceito de Mistura Externa já está sendo aceito e recomendado em todos os mercados onde existem restrições às Usinas de Processo Contínuo.

29 ANÁLISE DE UMA USINA CONTRAFLUXO

30 1) VAZÃO DE VAPOR ATRAVÉS DA ZONA DE MISTURA????

31 Usina Contrafluxo com Misturador Rotativo Externo 1) O vapor é formado durante o processo de secagem dos agregados; 2) A vazão de vapor, indicada pelas linhas vermelhas, flui na direção oposta da zona de mistura, evitando todos os danos possíveis ao cimento asfáltico.

32 2) TEMPERATURA

33 Existem 3 Mecanismos de Transferência de Calor: 3) Convexão Esta é a mais eficiente transferência de calor. Em uma usina contra fluxo, a vazão dos gases flui na direção oposta da zona de mistura e, devido a este fato, o calor não é transferido, por convexão, à zona de mistura. 4) Radiação: Olhando-se para a construção de nosso Tambor Secador, vemos que o anel de reciclagem e o colar (gola) do queimador, virtualmente isolam a câmara de mistura da zona de secagem, e esta construção elimina a transferência de calor das fontes radiativas. 5) Condução: O colar, ou gola, do queimador é fabricado em Aço Inoxidável AISI 310, que possui uma grande resistência às altas temperaturas devido à sua baixa constante de condutividade. A mesma baixa constante explica a razão porque não temos uma forte transferência de calor por condução da zona de secagem para a câmara misturadora. Olhando-se para os itens mencionados abaixo, fica fácil entender porque a temperatura na câmara de mistura é muito próxima da temperatura da mistura, preservando as propriedades do cimento asfáltico.

34 Usina Contrafluxo com Misturador Rotativo Externo

35 Usina Contra Fluxo Misturador Externo Rotativo Características principais: Emissão de gases à temperaturas mais baixas. Excelente qualidade da massa produzida, assemelhandose as Gravimétricas: a) Dosagem dos Agregados por Pesagem Individual, com pesagem Dinâmica por Células dew Carga em cada Silo e Sincronismo Controlado por PLC. b) Equipamento desenvolvido, em função dos problemas apresentados na massa asfáltica, pelas alterações impostas aos ligantes. Baixo custo inicial na aquisição, instalação e manutenção. Configuração compacta.

36 Usina Contra Fluxo com Misturador Externo Rotativo

37 Comparativo dos Sistemas de Mistura.

38 Usinas de Asfalto BATCH ou GRAVIMÉTRICA FLUXO PARALELO CONTRA FLUXO COM MISTURA EXTERNA Misturador tipo pug-mill de duplo eixo. Mistura no tambor. Misturador Externo Rotativo Mistura por Batelada. Mistura Contínua. Mistura Contínua. Sistema de batida e deslocamento circular. Sistema de tombamento e deslocamento por gravidade. Sistema de Aletas Dentadas de multiagitação e avanço linear.

39 Usinas de Asfalto GRAVIMÉTRICA DRUM-MIXER CONTRA FLUXO AMBIENTE AMBIENTE AMBIENTE ºC ºC ºC MISTURA MISTURA MISTURA ºC ºC