Caso de sucesso: Análise CFD-DEM em Sistema de Transferência de Granel

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A análise fluidodinâmica computacional (Computer Fluid Dynamics – CFD) é conhecida por aplicar o método dos volumes finitos (FVM) em problemas de escoamento de fluidos, transferência de calor, entre outros, a partir de conceitos dos métodos numéricos e da Termofluidodinâmica. Já o método dos elementos discretos (DEM) é aplicado quando o objetivo é analisar os deslocamentos e rotações de corpos discretos. Para compreender as diferenças entre os métodos, veja este conteúdo em um artigo apresentado anteriormente no blog. No presente artigo, entenda como a KOT Engenharia aplicou ambos os conceitos na análise em um sistema de transferência de minério.

Análise CFD-DEM em sistema de transferência de minério

Um chute de transferência é um componente comumente encontrado entre correias transportadoras utilizado para direcionar o fluxo de material no processo de descarga. Uma empresa cliente instalou um novo chute em sua planta com o objetivo de reduzir a geração e emissão de poeira ao meio exterior. Entretanto, o novo chute não apresentou tal desempenho, sendo escopo do trabalho da KOT identificar os fenômenos responsáveis pela geração e saída de poeira devido à transferência de minério ao ambiente.

Inicialmente foi avaliado o comportamento do fluxo de granéis por meio do DEM em software específico. Concluiu-se que não havia risco de entupimento, conforme ilustrado na Figura 1.

Figura 1: Fluxo de material no chute.

O mesmo software foi utilizado para um acoplamento entre CFD e DEM, com o objetivo de avaliar o fluxo de ar dentro do chute. Assim, foi possível perceber a formação de vórtices na região interna e uma zona de alta turbulência, o que aumenta a geração de poeira. Esses resultados são apresentados na Figura 2.

Figura 2: Fluxo de ar durante a descarga do chute.

Para compreender de maneira mais detalhada o fenômeno observado, foi realizado o estudo do fluxo de ar no transportador de recebimento do material. Tal transportador possui um sistema próprio para o controle de poeira, com transição para a cobertura da correia, que possui a mesma função. A análise foi realizada por meio de uma ferramenta de fluidodinâmica computacional, a qual utiliza o FVM como base. 

Observou-se que o sistema de controle de poeira atende bem ao seu objetivo. Entretanto, na região de transição entre o sistema e a cobertura convencional da correia, foram percebidos fatores favoráveis à geração de poeira, visto que não há um enclausuramento. A formação de vórtices pode ser vista na Figura 3. Na saída da cobertura, é visível que o fenômeno é amenizado.

Figura 3: Seções transversais na entrada e saída da cobertura – pressões (P) e velocidades (U) do fluxo de ar.

Também foram analisadas as regiões de turbulência ao longo da região coberta do transportador, conforme Figura 4, onde as linhas representam o fluxo de ar. Percebe-se, mais uma vez, que a região de transição é o ponto mais crítico em relação às correntes de ar.

Figura 4: Fluxo de ar na região da cobertura.

Sendo assim, o chute e a região de transição do sistema de controle de poeira para a cobertura são os responsáveis pela elevada geração e fuga de poeira. A KOT Engenharia apresentou as causas destes problemas e desenvolveu soluções, as quais envolvem alterações geométricas para adequar o fluxo e métodos de se obter uma melhor recirculação do fluxo de ar.

Entre em contato com o time de especialistas da KOT!

Aender Ferreira

Técnico em Mecânica pelo CEFET-MG, Engenheiro Mecânico/Aeronáutico pela UFMG e Mestre em projetos mecânicos pela mesma universidade. Antes da graduação, teve experiências nos setores de mineração, manutenção, projeto, engenharia experimental e indústria automotiva. Como Engenheiro, iniciou sua carreira em montadora aeronáutica realizando atividades de cálculo para fadiga em componentes e estruturas aeronáuticas. Posteriormente foi convidado a compor o corpo Diretor da KOT Engenharia, atuando no setor comercial da empresa, exercendo o cargo há quase 15 anos.

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