Otimização via elementos discretos de fluxo particulado em transportador helicoidal

Abstract

A atividade de mineração é um dos principais pilares da economia brasileira e, ao longo dos anos, vem investindo na otimização e melhoria de seus processos. As roscas transportadoras são equipamentos importantes para o transporte de matéria-prima em taxas controladas e constantes de um ambiente para outro. Assim, um projeto de transportador inadequado leva a vazões flutuantes e instáveis, não homogeneidade do produto, degradação do produto, consumo excessivo de energia, altos torques de partida, alto desgaste do equipamento, tempo de residência variável e segregação, e esses inconvenientes devem ser minimizados. Com o avanço da simulação numérica, tornou-se possível a utilização de modelos capazes de prever o comportamento dos fenômenos presentes, que buscam constantemente sua eficiência, otimização e redução dos custos dos projetos. Nesse contexto, o presente trabalho tem como objetivo apresentar um estudo de modelagem computacional focado na otimização do fluxo de sal em uma rosca transportadora através do Método dos Elementos Discretos (DEM), utilizado para explorar os efeitos das partículas ao longo do transportador helicoidal. Para este estudo de caso, foram levantados alguns parâmetros da transportador helicoidal, tais como: folga presente entre hélice e a carcaça, folga existente entre a hélice e a tampa de entrada, como também a implementação de geometria no interior do equipamento a fim de direcionar as partículas para a região de saída. Por meio de variações e alterações desses parâmetros, foi utilizado o software Autodesk Inventor para modelagem e depois o Rocky DEM para simulações. As simulações foram realizadas utilizando o mesmo processo, com os seguintes dados: comprimento do transportador de 1 m, rotação do eixo helicoidal com 350 RPM, fluxo de entrada da esteira de 10 t/h e grão de partícula com diâmetro de 2,5 mm. Os resultados obtidos nas simulações permitiram uma análise do comportamento granular do fluxo de sal ao longo de todo o comprimento do transportador, possibilitando detectar regiões perturbadoras ao fluxo e áreas de acúmulo. Com base nos parâmetros e geometrias estudados, observou-se também que as modificações realizadas promoveram melhorias no desempenho do transportador, aumentando a vazão de sal em aproximadamente 2,71%, promovida pela redução de áreas acumuladas no equipamento.