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CENTRO UNIVERSITÁRIO ESTÁCIO UNIRADIAL UNIDADE SANTO AMARO
Sistema de Transporte Pneumático
CURSO: ENGENHARIA ELÉTRICA
MATÉRIA: PNEUMÁTICA E HIDRAULICA
DATA: 29/11/2.012
ALUNO: Guilherme Amaro ZanfelicceMATRICULA: 200802005351
Sistema de Transporte Pneumático
SUMÁRIO
1. INTRODUÇÃO................................................................................................3
2. TRANSPORTE PNEUMÁTICO FASE DENSA X FASE DILUÍDA..................5
3. VELOCIDADE DO GÁS DE DA PARTÍCULA.................................................9
4. COMPONENTES..........................................................................................114.1 – Misturador de zona fluidizada...............................................................144.1 – Secador / Resfriador.............................................................................174.3 – Misturador Portátil.................................................................................224.4 – Misturador Pneumático.........................................................................224.5 – Filtro tipo Mangas.................................................................................254.6 – Transportadores...................................................................................27
5. APLICAÇÕES...............................................................................................295.1 – Alimentação de Material Ensacado......................................................295.2 – Descarreg. de vagões com sistema de pesagem e distribuição...........305.3 – Descarreg. de silos de estocagem para conjunto de silos diários........305.4 – Sistema de despoeiramento com rosca transportadora existente........315.5 – Descarregamento de vagões e distribuição interna..............................315.6 – Sistema de despoeiramento sem rosca transportadora.......................325.7 – Sistema de descarga de vagões e distribuição interna.........................325.8 – Descarregamento de vagões por vácuo em fase diluída e densa........335.9 – Sistema de mistura e pesagem............................................................335.10 – Transporte e pesagem por lotes.........................................................345.11 – Sistema de distribuição interna...........................................................345.12 – Sistema de distribuição interna e reator pressurizado........................355.13 – Silo misturador com sistema de distribuição interna...........................355.14 – Sistema de distribuição continuo........................................................36
6. BIBLIOGRAFIAS E FONTES........................................................................37
7. ANEXOS.......................................................................................................38Anexo I...........................................................................................................39
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Sistema de Transporte Pneumático
1. INTRODUÇÃO
O transporte pneumático tem sua aplicação industrial destacada desde o
início do Século XX, devido a algumas de suas características principais: os
baixos custos de manutenção e operação; a grande variabilidade de produtos
transportados; a alta flexibilidade dos projetos, podendo haver o transporte
vertical e/ou horizontal, além de diversos sistemas de alimentação de sólidos.
A utilização do ar para a movimentação de materiais representa
vantagens a este processo se comparado à movimentação mecânica
(elevadores, redler, transportador helicoidal, etc.), pois oferece maior
segurança ao produto uma vez que o mesmo é transportado por meio de
tubulações, onde o ar como fluido possibilita o seu escoamento até o local
desejado.
Fig.1 – Torres de Alimentação de Areia
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Sistema de Transporte Pneumático
Um projeto adequado deverá prever o tipo de tubulação a ser utilizada,
de acordo com o grau de abrasividade e corrosão possivelmente gerados pela
composição dos materiais. O levantamento criterioso destas características
poderá exigir do projeto a utilização de materiais resistentes como aço inox ou
até mesmo PVC, sendo que os raios de curvatura deverão ser largos com
apossibilidade de "chapas de desgaste" que propiciem sua substituição. O
correto estudo das quantidades e pesos dos materiais, bem como velocidades
e pressões nos dutos são indispensáveis para o sucesso do funcionamento.
Fig.2 – Sistema de Transporte Pneumático para negro de fumo
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Sistema de Transporte Pneumático
2. TRANSPORTE PNEUMÁTICO FASE DENSA X FASE DILUÍDA
O transporte pneumático em fase densa pode ser o método mais
confiável e eficiente para a manipulação de uma grande variedade de sólidos
secos a granel.
A definição de transporte pneumático em fase densa significa uma
pequena quantidade de ar para movimentar uma grande quantidade de sólidos
a granel de forma pulsante, em porções através da linha de transporte, sendo
um processo similar à extrusão.
Fig.3 – Linhas múltiplas de transporte de fase densa
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Sistema de Transporte Pneumático
Os sistemas pneumáticos em fase diluída utilizam grande quantidade de
ar para remover quantidades relativamente pequenas de material em
suspensão a altas velocidades. A fase densa tem a vantagem de empurrar
eficientemente uma concentração muito mais densa de material sólido a
velocidades relativamente baixas (1,5 a 10 m/s) através da linha de transporte,
o que resulta em uma manipulação mais delicada dos sólidos altamente
abrasivos que não toleram degradação. Para muitos materiais frágeis, granulares ou
cristalinos, não existe processo mais adequado.
Fig.4 – Sistema de vácuo de alta velocidade transportando negro de fumo
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Sistema de Transporte Pneumático
O transporte pneumático em fase densa é:
Eficiente em consumo de energia e mão de obra.
Confiável, devido às poucas partes móveis e menor desgaste do
sistema;
Flexível, permitindo instalações de sistemas completos em espaços
bem reduzidos ou cheios por sistemas mecânicos, com interrupções
mínimas em seu programa de produção.
Os materiais tipicamente transportados são:
Alumina, óxido de alumínio, alimento para bebês, argila, barita, bauxita,
bentonita, bórax, carbonato de cálcio, cloreto de cálcio, negro de fumo,
cimento, café (cru, torrado, moído), detergente, feldspato, carvão, farinha,
cinza, fluorita, areia, mistura para vidro, caco de vidro, gesso, óxido de ferro,
caulim, cianita, calcário, magnésio, leite em pó, amendoim, resina de PVC, sal,
sílica, barrilha, sulfato de sódio, metal, enxofre, açúcar, dióxido de titânio e
muito mais.
Os primeiros sistemas de transporte pneumático em fase densa eram,
simplesmente, um recipiente e uma linha de transporte, alguns sistemas ainda
são. Nestes sistemas, todo o ar requerido para retirar o material do recipiente e
vencer a fricção na linha de transporte é adicionado no recipiente. Esses
sistemas mais primitivos têm graves pontos negativos, dentre eles,
principalmente, a reduzida eficiência já que precisam de maiores volumes de ar
e estão limitados a transportar menores lotes de material, além do mais, as
grandes quantidades de ar que devem ser introduzidas nesses sistemas para
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Sistema de Transporte Pneumático
evitar entupimento levam ao aumento da velocidade de transporte. Essa
velocidade provoca alguns dos muitos problemas que os sistemas em fase
densa foram desenvolvidos para evitar (maior abrasão e/ou degradação do
produto). Nos sistemas mais modernos, só é introduzido o volume de ar
necessário para levar o produto até a linha, em densidade máxima. Depois que
o material começa a movimentar-se na linha é adicionado apenas o ar
necessário para superar o atrito na linha de transporte à medida que ela ocorre.
A fricção pode aumentar dentro do sistema por várias razões, como por
exemplo, numa curva na linha de transporte ou numa mudança nas
características do produto.
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3. VELOCIDADE DO GÁS DE DA PARTÍCULA
Temos que ter cuidado na definição das velocidades do gás e da
partícula e na velocidade relativa entre eles, a velocidade relativa ou de
deslizamento. Os termos que freqüentemente são usados livremente na
literatura são definidos abaixo.
O termo velocidade superficial também é usado comumente. A
velocidade superficial do gás é definida como:
Ufs = [vazão volumétrica do gás] / [área da seção reta do tubo] = Qf / A
A velocidade superficial das partículas é definida como:
Ups=[vazão volumétrica de sólidos] / [área da seção reta do tubo]=Qp/A
Onde o subscrito "s" denota superficial e os subscritos "f" e "p" se
referem ao fluido e as partículas respectivamente. A fração da área transversal
disponível do tubo para o fluxo de gás normalmente é assumida ser igual à
fração de volume ocupada pelo gás, quer dizer, a porosidade ou fração de
vazios . A fração da área do tubo disponível para o fluxo de sólidos é,
portanto, (1 - ).
E assim, a velocidade real do gás, é:
Uf = Qf / [A ]
E a velocidade real da partícula:
Up = Qp / [A (1 - )]
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Assim, as velocidades superficiais são relacionadas às velocidades reais
pelas equações:
Uf = Ufs /
Up = Ups / (1 - )
É prática comum, quando lidamos com fluidização e com transporte
pneumático, usar simplesmente o símbolo U para denotar a velocidade
superficial do fluido. Também, de acordo com a prática comum, o símbolo G
será usado para denotar o fluxo de massa de sólidos, quer dizer, G = Mp / A,
onde Mp é a taxa de fluxo de massa de sólidos.
A velocidade relativa entre partícula e fluido Urel é definida como:
Urel = Uf – Up
Esta velocidade freqüentemente também é chamada a "velocidade de
deslizamento" USLIP.
Freqüentemente se considera que, no fluxo vertical de fase diluída, a
velocidade de deslizamento é igual à velocidade terminal de única partícula,
UT.
4. COMPONENTES
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Abaixo segue todos os componentes que compõem um projeto de um
sistema de transporte pneumático e características de algumas peças.
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4.1 – Misturador de zona fluidizada
O Bella Misturador de Zona Fluidizada produzido pela Dynamic Air
apresenta um projeto original que alcança uma mistura rápida, eficiente e
precisa para sólidos secos a granel ou para misturas de líquidos e sólidos.
Independentemente da granulometria, forma ou peso específico, os materiais
são misturados com uma ação rápida, eficiente e suave. A baixa velocidade de
rotação dos eixos evita a existência de zonas mortas gerando baixo atrito sem
cisalhamento do material. Isto torna este equipamento ideal para processar
materiais frágeis que não toleram manuseio grosseiro. Mesmo flocos ou
materiais de sistemas de secagem por spray permanecem intactos.
Versátil para adição de líquidos
Líquidos podem ser adicionados em vazões muito superiores às
normalmente permitidas, garantindo máxima exposição da superfície de
contato para perfeita dispersão na mistura. Líquidos com uma grande faixa de
viscosidade podem ser dispersos na mistura sendo adicionados em forma de
spray, gotejados ou dosados. A granulometria do material sólido determina
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Sistema de Transporte Pneumático
vazão e o método de adição de líquido. No misturador Bella você pode
adicionar pequenas quantidades de pó ou fibras, pequenas quantidades de
líquidos, gordura sólida ou líquida, ou líquidos com alta viscosidade. Você
pode, também, tingir partículas, pellets ou aglomerados no misturador.
Como Funciona
O Misturador Bella é composto de dois tambores idênticos, que possuem
dois agitadores que giram em sentido oposto. As pás dos agitadores são
fixadas nos eixos de forma intercalada e com ângulos específicos. Elas se
sobrepõem no centro do misturador, varrem completamente o fundo dos
tambores e permitem a partida do misturador a plena carga (fig.A). O material
movimenta-se na horizontal em sentido anti-horário no perímetro enquanto, na
região central, se movimenta da esquerda para a direita e vice-versa (fig.B).
Fig. A Fig. B
O material na Zona B (fig.A) está em seu estado gravimétrico normal,
enquanto está sendo deslocado e espalhado. Na Zona A é criada uma zona de
ausência de peso, que eleva efetivamente os ingredientes, permitindo que se
movam livre e aleatoriamente, não importando o tamanho ou densidade da
partícula. Assim, a interação das duas zonas se torna altamente eficiente, com
cada partícula se movimentando rapidamente para uma mistura altamente
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homogênea, a chave da tecnologia do misturador Bella para uma mistura
rápida e precisa.
Opções
Adição de Líquidos - Barra Distorsora de Fluxo (BDF)
Quando adicionamos líquidos em materiais que tendem a aglomerar,
uma barra para dispersão de fluxo é utilizada para aumentar a performance do
sistema. Esta consiste em um eixo com vários pinos montados próximos uns
dos outros, que giram em alta rotação de forma a criar uma cortina móvel de
material sobre as pás durante a mistura para máxima exposição ao spray de
líquido. Isto aumenta a uniformidade do produto e a dispersão do spray líquido.
Um grau de enchimento de 140% da capacidade nominal do batch é
normalmente requerido.
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Mistura com o Sistema de Moagem por Pinos (SMP)
Quando um alto cisilhamento é necessário, emprega-se o uso do
Sistema de Moinhos de Pinos (PIN MILL SYSTEM). Ele consiste em duas
barras de rotação ultra-rápida com pinos. O sistema é utilizado para introduzir
cisilhamento no material durante a mistura, para moer granulados leves e os
aglomerado que estiverem presentes. Um grau de enchimento de 140% de
capacidade nominal do batch é normalmente requerido.
4.1 – Secador / Resfriador
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Sistema de Transporte Pneumático
O Secador/Resfriador Bella oferece um método altamente eficiente de
resfriar pós, granulados e bolos de filtro. A elevadíssima velocidade de mistura
do Secador/Resfriador Bella faz dele um aquecedor ou resfriador ideal, desde
que o processo de secagem ou resfriamento é simplesmente a misturar ar
quente ou frio para aquecer ou resfriar com o material a processar. Quanto
melhor o misturador, melhor o secador.
Sendo o Bella um dos mais rápidos misturadores existentes para
produzir misturas de pós secos e granulados, quando utilizado para secar ou
resfriar se torna altamente eficiente proporcionando elevada economia
energética com grande impacto na diminuição do custo operacional.
Adicionalmente, a delicada ação das palhetas agitadoras permite
produzir um material de textura uniforme, umidade e tamanho de partículas
uniforme.
Com os conjuntos de pás girando em sentido contrário, as zonas mortas
são eliminadas, pois cada partícula que está em secagem ou resfriamento fica
em constante movimento e em diferentes direções. O material nunca fica
parado, aumentando assim o tempo total de exposição ao ar de aquecimento
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Sistema de Transporte Pneumático
ou resfriamento, elevando o desempenho e a eficiência. Assim o ar de
aquecimento ou resfriamento pode circular livremente entorno de cada
partícula de material enquanto encontra-se suspenso na zona de ausência de
peso criando pela aceleração imposta ao material pelos agitadores na região
central do Bella, através do qual o ar é forçado a passar antes de ser liberado.
Este processo também maximiza a superfície total do produto que é exposta ao
ar quente ou frio, aumentando assim a eficiência térmica. O processo de
secagem evolui naturalmente até uma evaporação isométrica (adiabática) com
eficiência térmica de até 80%. Desta forma, menores volumes de ar são
necessários.
O Secador/Resfriador Bella pode ser usado para secagem, resfriamento,
mistura, pulverização e aglomeração em um único equipamento.
Como funciona
O Secador/Resfriador Bella conta com dois agitadores paralelos que
giram em sentidos opostos. As palhetas dos agitadores são fixadas nos eixos
de forma intercalada e com ângulos específicos. As palhetas varrem
completamente o fundo dos tambores. O material dentro do misturador gira no
sentido anti-horário no perímetro externo enquanto, na região central, se
movimenta da direita para esquerda e vice-versa (fig. 1). O ar quente ou frio
penetra pelo topo do secador/resfriador ao longo das regiões B e C, descendo
na direção dos agitadores em movimento, permeando e envolvendo o material
de fora da área de ausência de peso.
O material na zona B e C (fig. 2) está sendo transportado, distribuído e
mecanicamente fluidizado. Na zona A, a aceleração impostas às partículas
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podem se mover de forma livre e aleatória (randômica) completamente,
misturando-se de forma intensa com o ar frio ou quente. Desta forma atingimos
um contato máximo entre o ar quente ou frio para obter máxima eficiência.
Fig.1 Fig.2
Vantages
- Melhora as características do material
- Excelentes taxas de transferência de calor
- Alta eficiência térmica
- Capacidade de mistura adicional
- Sem estagnação de material
- Tempo mínimo de exposição
- Temperaturas de operação de -101° C à 482° C
- Suave agitação baixo cisalhamento
- Portas de fácil acesso
- Baixa manutenção requerida
- Baixo consumo de energia
- Operação contínua ou por carga (batch)
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Procedimento no Aquecimento/ Secagem/ Resfriamento
A temperatura do ar pode ser tão alta ou tão baixo quanto o produto
permitir para manter o tempo de resfriamento ou secagem ao mínimo. Uma vez
que o processo tenha iniciado, a temperatura do produto sobe para a
temperatura máxima determinada.
A temperatura da exaustão do ar será ligeiramente mais alta ou baixa do
que a temperatura do produto e isso é uma prova da eficiência do secador. A
relação próxima entre a temperatura da exaustão de ar e a temperatura do
produto esta em, quanto maior a temperatura, maior a eficiência do processo.
A secagem depende de quatro parâmetros: ar/fluxo de gás, temperatura,
umidade relativa e eficiência. O Bella secador otimiza esses parâmetros e
produz rapidamente a umidade atingindo o nível desejado.
Aplicações
- Redução de peso
- Redução do volume
- Recuperação
- Separação de líquidos e sólidos
- Desidratação
- Resfriamento/secagem de areia de fundição removida
- Esterilização de produto
- Cristalização de PET
- Secagem de compostos orgânicos e inorgânicos
- Secagem de detergente em pó
- Secagem de leite em pó
- E muito mais
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4.3 – Misturador Portátil
O misturador portátil para laboratório Bella B-20-XN é fabricado em aço
inoxidável 304, conta com bicos injetores de líquidos, controle de mistura via
painel PLC, múltiplas entradas de materiais, barra de distorção, e tampa
acrílica de abertura rápida.
4.4 – Misturador Pneumático
Mistura grandes batches
O misturador pneumático Blendcon é um dos misturadores mais rápidos
e eficientes disponíveis para misturar grandes batches de materiais secos à
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Sistema de Transporte Pneumático
granel. Usualmente demora apenas 5 minutos para misturar um batch de 10m³
e pode homogeneizar lotes de até 200 toneladas.
Produzindo grandes batches, uniformes e homogêneos, o misturador
pneumático Blendcon simplifica o manuseio, o controle de qualidade e aumenta
a produtividade.
Mistura rápida e homogênea
O misturador pneumático Blendcon utiliza ar comprimido para elevar,
girar e tombar materiais secos, utilizando a grande energia cinética liberada
quando o ar comprimido se expande rapidamente até atingir a pressão
atmosférica. O ar comprimido é injetado de forma pulsante no material, num
movimento circular ascendente. Este método de mistura é tão efetivo, que são
necessários poucos pulsos para completar o ciclo de mistura.
A mistura é rápida e completa. A relação potência consumida versos
material misturado é muito baixa, resultando em elevada eficiência.
A válvula do cone de descarga ajuda a eliminar pontos mortos durante a
mistura e reduz substancialmente a segregação durante a descarga. Não há
braços nem lâminas misturadoras sujeitas ao desgaste ou entupimento,
tornando o misturador pneumático Blendcon ideal para misturar materiais
abrasivos que poderiam encurtar a vida útil de um misturador convencional.
Melhor limpeza entre batches
As superfícies internas lisas do tanque evitam a aderência de material.
Não há lâminas, tubos ou palhetas que retenham o material, facilitando a
limpeza entre diferentes batches.
Controle variável de mistura
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Sistema de Transporte Pneumático
A ação e intensidade da misturada são controladas pela duração,
freqüência dos pulsos, pela pressão e volume do ar. Essas variáveis são
totalmente ajustáveis para atingir resultados ótimos em sua aplicação
específica.
Fácil Instalação
A cabeça misturadora Blendcon pode ser instalada num silo existente ou
encomendada juntamente com um silo específico para sua aplicação.
Características
Mistura rápida, suave e homogênea
Maior facilidade de limpeza do silo
Cone anti-segregante
Controle de mistura variável
Mistura materiais abrasivos
Baixo consumo de energia
Utiliza ar comprimido
Baixo cisalhamento
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Sistema de Transporte Pneumático
4.5 – Filtro tipo Mangas
Coletor de Pó e Ventilação em Qualquer Vaso
O Coletor de Pó/ Ventilação Modu-Kleen é projetado para silos
ventilados, silos de estocagem, misturadores, sistemas de transporte
pneumático de qualquer tipo, ou qualquer outro dispositivo que pode conter ou
controlar partículas. Ele pode atender os códigos de poluição de ar mais
restritos. O Coletor de Pó/ Ventilação Modu-Kleen é controlado eletronicamente
e é auto-limpante para mínima manutenção.
Cone com difusor melhora a eficiência do filtro
Construído como uma parte integrante da gaiola, o cone com difusor
direciona uma onda de ar para baixo por toda a bolsa durante o ciclo de
limpeza. Esta onda melhora a eficiência do Coletor de Pó/ Ventilação Modu-
Kleen quando comparado com outro coletor de pó tipo "bin vent" que dirige a
onda somente em uma porção da bolsa. Os cartuchos do filtro são limpos um
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Sistema de Transporte Pneumático
de cada vez, então o Coletor de Pó/ Ventilação Modu-Kleen Série 250 pode
operar continuamente. Não há necessidade de desligá-lo para a limpeza.
Características
Braçadeira das bolsas de lançamento rápido
Temporizador seqüencial
Grade de arame debaixo das bolsas para segurança
Resistente, construção reforçada
Fácil instalação das bolsas e gaiolas
Mais de 99% de eficiência
Utilização de 100% da bolsa pelo cone com difusor
Compressor de ar disponível para uso padrão
Alta razão tecido / ar
Baixa manutenção
Adaptadores para exaustor por pressão negativa e/ou múltiplos
pontos escolhidos
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4.6 – Transportadores
Os Transportadores J e JT são desenvolvidos para armazenar um
volume específico de material a ser transportado. A dimensão é apropriada à
aplicação de sistema específico com relação à distância da linha de transporte,
taxa de transporte, velocidade de transporte, e eficiência do ar. O fundo cônico
de 60° do Transportador Modelo J e os 45° do fundo cônico do Transportador
Modelo JT facilitam a saída do material para alcançar ótima eficiência. E são
geralmente projetados para transporte em alta pressão (acima de 15psig) tanto
que os materiais granulados são alimentados de maneira uniforme na linha de
transporte para valores de performance predeterminados.
Máxima Eficiência
A injeção adequada de ar comprimido pelos injetores com volume e
pressão controlada, permite que somente a quantidade adequada de ar
comprimido seja inserida ao transportador necessário para o transporte. Eles
são projetados para criar controlada e eficiente descarga, livre de problemas, e
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Sistema de Transporte Pneumático
melhor relação de transporte e volume de ar para maximizar a eficiência a
confiabilidade.
Características Gerais
Saídas Rotativas
Bicos injetores de ar
Fundo cônico de 45° ou 60°
Certificado PED/ASME
Certificado do Conselho Nacional (Americano)
Baixa Manutenção
Poucas peças móveis
Funcionamento Silencioso
Construção reforçada
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5. APLICAÇÕES
Abaixo serão listadas algumas aplicações praticas deste tipo de
transportador em vários tipos de industrias.
5.1 – Alimentação de Material Ensacado
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5.2 – Descarreg. de vagões com sistema de pesagem e distribuição
5.3 – Descarreg. de silos de estocagem para conjunto de silos diários
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Sistema de Transporte Pneumático
5.4 – Sistema de despoeiramento com rosca transportadora existente
5.5 – Descarregamento de vagões e distribuição interna
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5.6 – Sistema de despoeiramento sem rosca transportadora
5.7 – Sistema de descarga de vagões e distribuição interna
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Sistema de Transporte Pneumático
5.8 – Descarregamento de vagões por vácuo em fase diluída e densa
5.9 – Sistema de mistura e pesagem
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5.10 – Transporte e pesagem por lotes
5.11 – Sistema de distribuição interna
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5.12 – Sistema de distribuição interna e reator pressurizado
5.13 – Silo misturador com sistema de distribuição interna
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5.14 – Sistema de distribuição continuo
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6. BIBLIOGRAFIAS E FONTES
http://www.dynamicair.com/br/
http://www.transportedegraneis.ufba.br/Apostila/CAP8_TP.pdf
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7. ANEXOS
Anexo I – Catálogo Dynamic Air
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Anexo I
Catálogo Dynamic Air
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