Mecânica dos fluidos computacional aplicada aos separadores dinâmicos de primeira geração da indústria cimenteira

Exportado OPUSMade available in DSpace on 2019-08-10T07:44:20Z (GMT). No. of bitstreams: 1 disserta__o_joanabretz_rev6.pdf: 3170910 bytes, checksum: 56e39009eb2efe9f09a433e209f55490 (MD5) Previous issue date: 31A fabricação industrial de cimento engloba processos químicos, mecânicos e térmicos. A origem está nas atividades de mineração, e, posteriormente, envolve as etapas de britagem, moagem e homogeneização da mistura crua (farinha), clinquerização, dosagem, moagem e ensacamento do cimento. O processo de moagem ideal seria aquele em que uma partícula da alimentação pudesse ser descarregada do circuito tão logo fosse reduzida ao tamanho requerido, de forma que o gasto de energia com sobremoagem fosse evitado. Para controlar o tamanho de partícula descarregada do circuito de moagem são utilizados aparatos de separação como separadores mecânicos. Os separadores dinâmicos funcionam de forma a promover a dispersão uniforme das partículas em uma corrente de ar. A separação se dá segundo o equilíbrio entre a ação da força de arrasto, devido ao escoamento do ar, e da força de centrifugação, produzida pela rotação do ar, sobre as partículas. O presente trabalho tem por objetivo estudar o escoamento no interior de um separador dinâmico de primeira geração utilizando CFD (do inglês, Computational Fluid Dynamics), visando conhecer os efeitos de seus elementos rotativos e estáticos e identificar alterações geométricas para redução do bypass e melhor controle da granulometria do produto. A simulação numérica do escoamento interno do separador indicou que retirada dos whizzers proporcionaria ganhos de eficiência de separação das frações de sólidos. Uma vez implementada experimentalmente a retirada dos whizzers provocou a redução de 20% de by-pass, a redução de R$ 0.30/tonelada produzida e redução no desvio padrão do retido em 90m. Desta forma, uma inversão de mais de USD$ 1.000.000 na troca do separador de primeira geração por um de geração superior foi evitada.The industrial cement manufacture process is a combination of chemical, mechanical and thermal steps. It starts on mining activities, and, passes through crushing, grinding, raw meal homogenization, clinquerization, dosing systems to finish with cement grinding and packing. The cost associated to electrical energy corresponds to 15% of total production cost, 11.6% of which come from grinding operation. In the ideal grinding process every particle from mill feed that achieves required size goes direct to final product stream, hence the energy consumption is exclusively related to big particles breaking. Once in the real grinding systems it is not possible, mechanical separators are applied to control the size of final product particles. Dynamics separators works by a principle to promote a uniform dispersion on air flow stream. Particles are classified according to the equilibrium of drag force, due to air flow, and centrifugal force, due to air rotation, acting direct on the particles. The goal of this study is to apply CFD (Computational Fluid Dynamics) for an internal flow assessment of dynamic separation of first generation, in order to determine the effects of rotating and static components and to identify potential by-pass reduction and product fineness control strategy based on geometry modifications. A numerical simulation of separator internal flow had indicated that taking off whizzers separation efficiency could increase. And when separator operates without whizzers more benefits had been proven as reduction of 20% in by-pass, reduction of R$ 0.30/ton produced in the operational cost and reduction in the standard deviation of 90m residues