Redução de Tamanho

O termo “redução de tamanho” se aplica a todas as formas em que as partículas de sólidos são rompidas em outras menores. Na indústria, muitas vezes torna-se necessário a redução do tamanho de um sólido (uma grande pedra por ex.) a fim de que ele se torne manejável. Produtos químicos sintéticos são moídos para se obter pós, lâminas de materiais plásticos devem ser cortadas em pequenos cubos, etc..... Certos produtos comerciais devem obedecer as especificações de tamanhos, e as vezes até mesmo de forma.'

CRITÉRIOS DE REDUÇÃO DE TAMANHOS

Os aparelhos típicos utilizados na redução de tamanho são os Britadores e Moinhos. Um britador ou um moinho ideal deve:

1) Possuir grande capacidade de produção,

2) Requerer uma potência pequena por unidade de produto e

3) Fornecer um produto com tamanho único ou com uma distribuição de tamanho

desejada.

MOAGEM

A moagem é uma operação unitária de redução de tamanho, em que o tamanho médio dos alimentos sólidos é reduzido pela aplicação de forças de impacto, compressão e abrasão. As vantagens da redução de tamanho no processamento são:

• 
  Aumento da relação superfície /volume, aumentando, com isso, a eficiência de operações posteriores, como extração, aquecimento, resfriamento, desidratação, etc.
  

• 
  Uniformidade do tamanho das partículas do produto, auxiliando na homogeneização de produtos em pó ou na solubilização dos mesmos (exemplo: sopas desidratadas, preparados para bolos, achocolatados, etc.).
  

A moagem é uma operação unitária freqüentemente utilizada com grãos, para reduzi-los a farinha ou pó. Em cereais, implica na eliminação do pericarpo, das cascas da semente, da epiderme nuclear e da camada do aleuroma. Geralmente se elimina o gérmen por ser relativamente rico em óleo, o qual provoca o ranço do cereal, diminuindo a sua qualidade.

A trituração ou moagem pode ser considerada muito ineficaz do ponto de vista energético. Somente uma pequena parte da energia é empregada realmente para a ruptura ou fragmentação do sólido. A maior parte se dirige para a deformação desse sólido e a criação de novas linhas de sensibilidade que pode produzir a ruptura sucessiva dos fragmentos. O resto da energia se dissipa em forma de calor.

BRITAGEM

É a fase grosseira de redução de tamanho dos minerais. O processo mais empregado consiste na quebra do material principalmente pela ação da força de compressão, aplicada através do movimento periódico de aproximação e afastamento de uma superfície móvel contra outra fixa.

O consumo de pedra britada aumente de ano para ano: o progresso exige novas estradas, edifícios, barragens, etc. Virtualmente, toda construção depende de pedra para ser britada (quebrada) para ser reduzida ao tamanho (granulométrica) especificada. Também a procura de minério tem aumentado com o desenvolvimento tecnológico e industrial. Os processos metalúrgicos e de concentração de minérios exigem redução à tamanho adequado à sua utilização.

EQUIPAMENTOS UTILIZADOS NA REDUÇÃO DE TAMANHO

As principais máquinas utilizada na redução de tamanho são:

1. BRITADORES

A) Britadores de mandíbula; B) Britadores giratórios;

C) Britadores de rolos.

2. MOINHOS

• 
  Moinhos de martelos ou de impacto;
  

• Moinhos giratórios de compressão;
  

• Moinhos de Rolos;
  

• Moinhos de barras.
  

• Moinhos de Fricção;
  

• Moinhos giratórios;
  

• Moinhos de barras;
  

• Moinhos de bolas e de pedras;
  

• Moinhos de tubos ou compartimentados.
  

3 . MOINHOS DE ULTRAFINOS

• Moinhos de martelos com classificação interna;

• Moinhos que utilizam a energia de um fluído

4 . MÁQUINAS CORTADORAS

• Cortadoras de machados, de quadrados e de tiras.

Equipamentos:

- Britadores: grande para médio;

- Trituradores: para graus médios de divisão; - Moinhos: reduzir médios a pó.

CONSUMO DE ENERGIA (POTÊNCIA) NA MOAGEM

Os custos de energia são o principal gastos em trituração (ou britamento) e moenda, de maneira que os fatores que controlam esses custos são importantes.

O sólido a ser fragmentado inicialmente sofre deformação e fica em estado de tensão até que, ultrapassando o limite de ruptura, as partículas se rompem.

“O trabalho necessário para fragmentar o sólido é proporcional ao aumento de superfície produzido”

As leis de Kick, Rittinger e Bond são leis empíricas que podem ser obtidas a partir de uma equação diferencial que relaciona o trabalho elementar necessário (-dW, trabalho fornecido) para fragmentar a unidade de massa do sólido com uma variação de tamanho (- dD, redução de tamanho ou diâmetro médio).

Portanto:

Lei de Kick: n = 1 (primeiras fases do britamento) 

Lei de Rittinger: n= 2 (moagem fina)

Lei de Bond: n = 1,5 ( geral)

LEI DE KICK: n=1

Sendo:

D1 = Tamanho médio inicial 

D2 = Tamanho médio final 

W = Consumo de potência do britador ou moinho

Levando em cota a capacidade do moinho ou britador (C) em ton/h pode-se calcular o trabalho total por hora:

“O trabalho necessário para fragmentar um sólido é função logarítmica da razão entre os tamanhos inicial e final dos fragmentos”

A lei só serve para prever as alterações de consumo decorrentes de modificações introduzidas numa operação que já vem sendo realizada.

Aplica-se bem nas primeiras fases do britamento, quando as modificações da extensão superficial não são importantes.

LEI DE RITTINGER: n = 2

Integrando da mesma forma que para lei de Kick, e considerando a capacidade do britador ou do moinho:  

Aplica-se principalmente a moagem fina

LEI DE BOND: n = 1,5

Da mesma forma, temos  

é a lei de Bond

Para utilizar a equação da lei de Bond, define-se um índice de trabalho Wi, que inclui a fricção na trituradora. (britador ou moinho). É dependente da natureza do sólido (tabelado)

Se W for dado em HP, C em ton/h , D em cm e Wi em kWh/ton; então k = 0,134