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Fragmentação de Sólidos

É a operação que tem por objetivo reduzir o tamanho dos fragmentos de determinado material (matéria-prima ou produto final), afim de, modifica-los fisicamente para que os mesmos sejam adaptados às várias utilizações a que se propõe. A seguir, citamos algumas utilizações que julgamos importantes.

 

Aumento das superfícies.

            Aumenta o número de partículas, reduzindo a perda de materiais durante sua utilização. Um exemplo que pode ser dado é caso de pedras que são retiradas de uma pedreira, ou seja, para podermos utiliza-las em uma obra de alvenaria, temos que reduzir seu tamanho para misturar a outros materiais como o cimento, areia cal e água, afim de facilitar uma mistura homogênea ( por igual ) entre esses componentes. 

 

Reações químicas.

            Ao utilizarmos partículas menores, existe maior interação entre os produtos utilizados, aumentando a reatividade química entre os componentes da reação, redução de perdas com materiais que não tenham reagido e redução do tempo de reação.   

 

Extração.

Alguns materiais são encontrados na natureza misturados com outros e é necessário quebra-los para liberar os outros materiais, como é o caso do granito que após a redução de tamanho é possível a separar quartzo, feldspato e areia. Outras utilizações são a moagem e o britamento de combustíveis sólidos para facilitar a queima, a transformação de toras ede madeira em cavacos para facilitar o cozimento para a produção de celulose e a moagem de sementes oleaginosas para a extração com solventes.

 

Secagem.

            Também a secagem é influenciada pelo tamanho do grão, pois utiliza-se muito mais energia para secar um bloco de qualquer material do que secar fragmentos de menor tamanho do mesmo material. Por isso o esmo é reduzido a grãos de tamanhos menores para reduzir o tempo de operação, reduzir o custo da secagem e de várias atividades afins.

 

Cor.

Também a cor é influenciada. O poder de tingimento de pigmentos é maior quando o tamanho das partículas for menor,  pois, isso influi positivamente na penetração mecânica do pigmento e também na capacidade de reagir positivamente com mordentes e também  aumentando o seu poder de cobertura, aumentando significativamente a opacidade da pintura, deixando a cor mais intensa.

 

Especificação de Produtos comerciais.

            Podemos citar o pó utilizado para lixas, que fazem com que uma lixa seja mais fina ou mais grossa que oura pois para uma lixa mais fina reduzimos as partículas a tamanhos pequenos e para lixas grossas podemos utilizar partículas maiores. O caso de produtos como o talco e gesso.

 
Mistura entre dois sólidos.

A mistura entre produtos farmacêuticos é onde podemos citar a utilização de partículas pequenas para facilitar a homogeneização da mistura. É necessária uma especificação de tamanho  das partículas para haver uma mistura ideal. 

 

MECANISMOS UTILIZADOS PARA FRAGMENTAR PARTICULAS.

 

            Em função da grande variedade de materiais processados na indústria, os mecanismos utilizados para tal são diferentes bem como os equipamentos utilizados também, ou seja, o método empregado para fragmentar materiais duros não pode ser o mesmo que o utilizado para materiais moles. Um exemplo disso é o picador utilizado em transformar toras de eucalipto em cavacos e outro é o britador de mandíbulas utilizado para fragmentação de materiais duros e abrasivos.

         A fragmentação é uma operação complexa e para que os sólidos sejam fragmentados, são necessários diferentes tipos de solicitações, sendo que cada equipamento pode utilizar mais de um tipo , que será empregado para um ou mais tipos de materiais a serem processados. Seguem abaixo as solicitações utilizadas industrialmente:

         Compressão.

         Impacto.

         Atrito ou Abrasão.

         Corte e/ou Dilaceramento.

 

         Como dissemos acima, existem diversos tipos de equipamentos e eles são classificados de acordo com a utilização que terá conforme quadro abaixo:

 

 

Alimentação

Produto

Britadores

   Primários ou grosseiros

   Secundários ou intermediários

 

10 cm a 1,50 m

0,5 a 5 cm

 

0,5 a 5 cm

0,1 a 0,5 cm

Moinhos

   Finos

   Coloidais

 

0,2 a 0,5 cm

80 mesh

 

200 mesh

Até 0,01 μ

 

EQUIPAMENTOS

 

Britadores primários: grande para médio grau de redução;

Giratório

De mandíbulas

                   Blake  

Dodge


Trituradores ou Britadores Secundários: para graus médios de divisão;

         De pinos

         De martelos

         De rolos ou cilindros

                   lisos

                   dentados

         De barras ou gaiola ( desintegrador )

         De disco

         Cônico

Rotatório

Mó ou moenda


Moinhos finos: reduzir médios a pó.

Rebolo

De rolos ou cilindros

Centrífugos ou de atrito

De energia fluída

         a ar

         a vapor

De bolas

         comuns

         de barras

         de compartimentos

         cônico

         tubular

 

Moinhos coloidais

         De disco

         Cônico


Relação de Fragmentação.

 

A relação entre o diâmetro de alimentação (D1) e o diâmetro do produto ( D2) é denominada relação de fragmentação (m):

 

m = D1

       D2

Desintegração:

Aplicação do esforço ocasionando fissuras.
Concentração de esforço até valor crítico 
Þ crescimento e ramificação das fissurasÞ ruptura.
         Se aumentarmos a força de um impacto súbito num sólido, aumenta o número de partículas finas, mas não diminui o tamanho delas. Portanto:

Tamanho das partículas finas: está relacionado com a estrutura do material.
Tamanho das partículas maiores: tem relação com o processo utilizado nesta redução de tamanho.
 

Consumo de energia:

Está relacionado com a estrutura interna do material e relação de fragmentação e é composta de duas etapas:

Abertura de pequenas fissuras;
Formação de nova superfície.

 

Bibliografia.

1- Operações Unitárias 1° volume – Operações com sólidos Granulares – Reynaldo Gomide.

2– http://www.enq.ufsc.br/disci/eqa5313/Fragmentacao%20de%20Solidos.htm


 

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