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Feb 19, 2024

Alimentadores Gravimétricos: O Calcanhar de Aquiles da Fabricação Contínua

13 de fevereiro de 2018 Alimentadores gravimétricos são frequentemente usados ​​em processos de fabricação contínua. Um alimentador gravimétrico depende de um sistema de controle que ajusta a velocidade do alimentador com base na perda de peso

13 de fevereiro de 2018

Alimentadores gravimétricos são frequentemente usados ​​em processos de fabricação contínua. Um alimentador gravimétrico depende de um sistema de controle que ajusta a velocidade do alimentador com base nas medições de perda de peso. Como o controlador é incapaz de discernir a taxa de descarga quando sua tremonha está sendo preenchida com material novo, normalmente são usadas duas tremonhas dispostas em série. A tremonha inferior é frequentemente assimétrica com pelo menos uma parede fortemente inclinada para reduzir a probabilidade de obstruções de fluxo. Tais geometrias muitas vezes resultam em uma distribuição de velocidade de sólidos altamente variável, o que pode exacerbar a segregação. Em algumas tremonhas, um agitador é usado para garantir que haja um “fundo vivo” e sem zonas mortas. Durante o ciclo de enchimento, o alimentador a jusante é operado em modo volumétrico (isto é, a uma velocidade constante). O alimentador então opera em modo gravimétrico (ou seja, sua velocidade é controlada pela medição da perda de peso do material dentro da tremonha) após a tremonha a jusante ter sido cheia. Um esquema de um alimentador gravimétrico é dado na Figura 1.

A maioria dos pós é compressível. A densidade aparente de um pó aumenta com o aumento da tensão de consolidação, variando rapidamente em baixas tensões e de forma menos dramática em altas tensões. Uma curva de compressibilidade típica é mostrada na Figura 2, onde a densidade aparente é plotada em relação à tensão principal principal. A principal tensão principal é a tensão que seria medida em um plano que dá à tensão seu valor máximo.

Devido à geometria estranha da tremonha, o pó permanecerá no que é chamado de estado ativo de tensão. Quando em estado ativo, a direção da tensão máxima é descendente. Se uma tensão adicional fosse aplicada ao pó, por exemplo, se uma porção de pó fosse deixada cair da tremonha superior para a tremonha inferior, a tensão seria transmitida verticalmente em direção ao pó e, sendo compressível, sua densidade aparente aumentaria. O alimentador não seria capaz de compensar a mudança na densidade aparente porque estava no modo volumétrico durante o ciclo de enchimento. Como a densidade aparente do pó aumentou durante o enchimento, a taxa de descarga durante o ciclo de enchimento e no início do ciclo de esvaziamento pode ser maior do que antes. Isto é ilustrado na Figura 3, onde a taxa de descarga é calculada medindo o ganho de peso em um recipiente preenchido pelo alimentador.

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Quando a tremonha inferior está esvaziando e o alimentador está operando no modo gravimétrico, a taxa de descarga é muito constante. A densidade aparente do pó não é necessariamente constante, mas o sistema de controle compensa reduzindo a velocidade do alimentador se a densidade aumentar e vice-versa. Infelizmente, durante o ciclo de enchimento, o impacto do material fresco comprime o pó no fundo do conteúdo da tremonha. Isso significa que à medida que a densidade aparente aumenta, o controlador não ajusta a velocidade por estar no modo volumétrico.

Existem métodos para atenuar a variabilidade. Por exemplo, pó fresco pode ser adicionado com mais frequência de modo que menos carga seja transmitida durante o ciclo de enchimento e o tempo que o alimentador deve permanecer no modo volumétrico seja reduzido. Além disso, os controladores modernos são mais preditivos: eles podem estimar a maior densidade aparente que acompanha a etapa de enchimento, o que fornece uma estimativa da velocidade do alimentador necessária quando o alimentador retorna ao modo gravimétrico.

A variabilidade também pode ser reduzida modificando a seção convergente da tremonha inferior para fluxo de massa. O fluxo de massa ocorre quando as paredes da tremonha são suficientemente íngremes e com baixo atrito para garantir o fluxo ao longo delas. Com o fluxo de massa, um estado passivo de tensão se desenvolverá quando o pó for descarregado do silo, e esse estado passivo de tensão permanecerá durante o reabastecimento. O pó é comprimido lateralmente e se expande verticalmente e, como resultado, as principais tensões principais atuam horizontalmente em vez de verticalmente. Um perfil típico de tensão do princípio principal é mostrado na Figura 4.