Estudo de geração alternativa de energia em transportadores de correia (chute) para minério de ferro

• Ano de defesa: 2024
• Autor(a) principal: Sarkis, Alfredo Moisés
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
• Palavras-chave em Português: Belt conveyor; chute; eficiência energética.; Energy efficiency.; Energy recovery; Recuperação de energia; transportador de correia
• Link de acesso: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/106/106133/tde-11092024-185037/

Transportadores de correia contínua são amplamente utilizados para transporte de material granulado e o dispêndio energético em terminais de movimentação de carga, pode representar, dependendo do arranjo de todos os equipamentos da planta, de 50 a 70 % da energia total utilizada. Uma condição do processo é a transferência de material, através do chute, entre equipamentos que se apresentam com uma diferença relativa de altura. O material considerado é o minério de ferro tipo sínter feed e/ou pellet feed. O material descarregado do transportador mais elevado tem uma energia potencial e cinética intrínseca ao escoamento. Este trabalho apresenta um estudo para aproveitamento desta energia de queda do material no chute, para aumento da eficiência energética do processo, uma vez que é desperdiçada. Não existe na literatura técnica informações disponíveis sobre este tipo de recuperação de energia e para este estudo foi concebido um aparato experimental em escala reduzida composta de silo, alimentador helicoidal e transportador de correia para reproduzir parcialmente o processo, integrado a um sistema de conversão de energia (roda aletada/micromotor como gerador) e um sistema supervisório para aquisição dos dados de processo da variável resposta. Foram testados 4 tipos de rodas aletadas (A50, A70, A70M e A90), variando as taxas de material processada (T1- 0,596, T2 - 0,778 e T3 - 0,875 kg/s) e altura de queda (H1- 0,21, H2 - 0,31 e H3 - 0,41 m). O material disponível para o teste foi o pellet feed seco com tamanho de grão menor ou igual a 0,21 mm. O sistema concebido se mostrou bastante funcional e com potencial para recuperação de energia, considerando a fase atual do estudo em laboratório. Os melhores resultados aliando potência gerada e eficiência de conversão para o arranjo proposto foram para a roda A90 na altura de queda de 0,21 m - posição horizontal do transportador de correia para todas as taxas processadas, sendo que na condição H1-T1 obteve-se a maior eficiência de 43,08%.Utilizando esta eficiência na aplicação industrial, para taxas de 600 e 16.000 t/h, temos as potências (energias ) estimadas de recuperação para queda de 1,5 m (12 horas de funcionamento) de: 1,13 kW( 13,52 kWh) e 46,29 kW( 555,47kWh, respectivamente. Foi realizado o tratamento estatístico dos valores das potências geradas, resultando em dispersão mínima em torno da média, indicando testes bem homogêneos e constantes e que os dados se ajustam bem às equações de regressão de primeiro grau obtidas e como análise preliminar, representando um bom modelo. O estudo mostrou a possibilidade de aproveitamento desta energia de queda do minério e que poderá ser uma solução para aumentar a eficiência energética e sustentabilidade do processo produtivo atual. Avanços nos estudos, utilizando ferramentas de simulação numérica por elementos discretos, modelos reduzidos para testes e modelamento dinâmico do sistema, aliado às soluções práticas de engenharia, poderão trazer melhor performance e tornar viável técnica e economicamente a aplicação industrial de uma solução eficiente e inovadora, com o conceito de chute gerador de energia, para um mercado que movimenta centenas de milhões de toneladas por ano.