Como calcular a capacidade do tanque de armazenamento de betume para uma usina de asfalto

Selecionar a capacidade correta do tanque de armazenamento de betume não se resume a escolher o maior tanque disponível. O sistema de armazenamento deve ser compatível com a taxa de produção real da usina de asfalto, o consumo diário de betume, a frequência de abastecimento, a capacidade de aquecimento e o cronograma de operação.

Se o tanque for muito pequeno, a usina de asfalto pode parar enquanto aguarda novas entregas de betume ou enquanto o betume sólido ainda estiver sendo derretido. Se o tanque for muito grande, o projeto pode acabar gastando mais com equipamentos, isolamento, fundações, capacidade de aquecimento e manutenção da temperatura a longo prazo do que o necessário.

Este guia explica como calcular a capacidade do tanque de armazenamento de betume para uma usina de asfalto e como converter esse cálculo em uma configuração prática do tanque.

Por que a capacidade do tanque de betume deve ser compatível com a produção da usina de asfalto?

Uma usina de asfalto consome betume continuamente durante a produção. A capacidade de armazenamento necessária, portanto, depende principalmente de quantas toneladas de asfalto a usina produz e da quantidade de betume contida em cada tonelada de mistura asfáltica.

No entanto, a capacidade nominal da usina por si só não é suficiente. Uma usina com capacidade nominal de 160 toneladas por hora raramente opera com produção máxima durante todas as horas programadas. A alimentação de materiais, a umidade dos agregados, as alterações na mistura, a disponibilidade de caminhões, a manutenção e as interrupções na produção afetam a taxa de operação real.

Um cálculo confiável deve, portanto, considerar:

• Capacidade nominal de produção de uma usina de asfalto
• Taxa real de utilização da planta
• Teor de betume na mistura asfáltica
• Horário de funcionamento diário
• Dias de armazenamento necessários
• Confiabilidade no fornecimento e na entrega
• Reserva de segurança
• Volume máximo utilizável do tanque
• Número de tipos de betume utilizados

Etapa 1: Calcular o consumo de betume por hora

O primeiro passo é calcular quanto betume a usina de asfalto consome durante uma hora de produção.

Fórmula:

Consumo horário de betume = Produção da usina de asfalto × Teor de betume

Por exemplo, suponha que uma usina de asfalto tenha uma capacidade nominal de produção de 160 toneladas por hora e que a mistura asfáltica contenha betume 5%.

160 t/h × 5% = 8 toneladas de betume por hora

Se a usina operar continuamente em plena capacidade, consumirá aproximadamente 8 toneladas de betume por hora.

A porcentagem real de betume deve sempre ser determinada pelo projeto de mistura asfáltica aprovado. Diferentes camadas de desgaste, camadas de base, misturas asfálticas com mástique de pedra e misturas asfálticas modificadas podem utilizar diferentes teores de ligante.

Etapa 2: Ajustar para a utilização real da planta

Utilizar a capacidade de produção nominal da usina sem ajustes pode superestimar a demanda diária. Um fator de utilização fornece uma estimativa mais realista da produção real.

Fórmula:

Produção horária real de asfalto = Produção nominal × Fator de utilização

Suponha que a planta de 160 t/h opere a uma taxa média de utilização de 80%.

160 t/h × 80% = 128 t/h de produção média real

O consumo médio de betume correspondente é:

128 t/h × 5% = 6,4 toneladas de betume por hora

Para cálculos preliminares, os empreiteiros podem usar um fator de utilização estimado com base em projetos anteriores. Para a seleção final de equipamentos, os registros reais de produção ou o cronograma previsto pelo operador da planta são mais confiáveis.

Etapa 3: Calcular a demanda diária de betume

O consumo diário de betume depende do consumo médio por hora e do número de horas de operação produtiva.

Fórmula:

Demanda diária de betume = Produção nominal da usina × Fator de utilização × Horas de operação × Teor de betume

Usando o exemplo anterior:

• Produção da usina de asfalto: 160 t/h
• Fator de utilização: 80%
• Horário de funcionamento: 10 horas por dia
• Teor de betume: 5%

160 × 0,80 × 10 × 0,05 = 64 toneladas de betume por dia

A usina deverá, portanto, receber, fundir, armazenar e fornecer aproximadamente 64 toneladas de betume por dia completo de produção.

Etapa 4: Determine o número necessário de dias de armazenamento.

O período de armazenamento é uma das variáveis de projeto mais importantes. Um projeto que recebe betume a granel diariamente pode exigir menos espaço de armazenamento do que um projeto rodoviário remoto abastecido com tambores ou big bags.

As perguntas mais comuns incluem:

• Com que frequência o betume pode ser entregue?
• O fornecedor é local ou importado?
• As condições meteorológicas ou das estradas podem atrasar o transporte?
• O projeto está sendo executado em uma área remota?
• O betume é fornecido a granel, em tambores ou em sacos?
• Quanto tempo leva o processo de fusão?
• Um atraso na entrega interromperia a produção de asfalto?

Para uma usina com entregas diárias confiáveis de grandes volumes, um ou dois dias de estoque podem ser suficientes. Projetos com logística instável, betume importado, fornecimento em tambores ou longas distâncias de transporte podem exigir estoque para vários dias.

Fórmula:

Requisito de armazenamento básico = Demanda diária de betume × Dias de armazenamento necessários

Para uma planta com capacidade de 160 t/h, que consome 64 toneladas por dia e requer estoque para dois dias:

64 toneladas/dia × 2 dias = 128 toneladas

Passo 5: Adicione uma reserva de segurança

O consumo calculado normalmente não deve representar todo o estoque disponível. Uma reserva ajuda a compensar atrasos na entrega, flutuações na produção, mudanças inesperadas na composição do estoque e diferenças de medição.

Fórmula:

Armazenamento utilizável necessário = Requisito de armazenamento base × (1 + Reserva de segurança)

Caso seja utilizada uma reserva 15%:

128 toneladas × 1,15 = 147,2 toneladas de espaço útil de armazenamento

A reserva adequada depende da confiabilidade da cadeia de suprimentos. Um projeto localizado próximo a uma refinaria ou terminal pode exigir uma reserva menor do que um projeto remoto que dependa da importação de betume em tambores.

Etapa 6: Converter o peso do betume em volume do tanque

Os tanques de armazenamento de betume são geralmente especificados por volume, enquanto o consumo do projeto é normalmente calculado por peso.

Fórmula:

Volume necessário = Peso do betume necessário ÷ Densidade do betume

A densidade do betume varia de acordo com a qualidade e a temperatura. Para o dimensionamento preliminar, pode-se usar uma densidade estimada, mas o cálculo final deve utilizar os dados reais do produto fornecidos pelo fabricante.

Considerando uma densidade preliminar de 0,98 toneladas por metro cúbico:

147,2 toneladas ÷ 0,98 t/m³ = aproximadamente 150,2 m³ de volume útil

Etapa 7: Levar em consideração o nível máximo de enchimento

Um tanque de armazenamento não deve ser preenchido até 100% do seu volume nominal. Deve haver espaço para expansão térmica, operação segura, variação de nível e circulação interna.

Fórmula:

Capacidade nominal do tanque = Volume útil necessário ÷ Taxa máxima de enchimento

Se a taxa de enchimento permitida for 90%:

150,2 m³ ÷ 0,90 = aproximadamente 166,9 m³

Na seleção prática de equipamentos, este projeto pode considerar uma capacidade nominal total de aproximadamente 180 a 200 m³, dependendo dos tamanhos de tanques padrão disponíveis e da reserva operacional necessária.

Fórmula completa da capacidade do tanque de betume

O cálculo preliminar completo pode ser escrito como:

Volume nominal do tanque = Produção da usina × Fator de utilização × Horas de operação × Teor de betume × Dias de armazenamento × Fator de segurança ÷ Densidade do betume ÷ Taxa de enchimento

Onde:

• Produção da planta é medida em toneladas de asfalto por hora.
• Fator de utilização representa a produção média real
• Horário de funcionamento são horas produtivas por dia
• Teor de betume é retirado do projeto de mistura asfáltica
• Dias de armazenamento representam o período de estoque necessário
• Fator de segurança inclui a reserva adicional
• Densidade do betume converte peso em volume
• Proporção de enchimento contabiliza a capacidade útil do tanque

Exemplos de capacidade para diferentes usinas de mistura de asfalto

Os exemplos a seguir utilizam as mesmas premissas preliminares:

• Fator de utilização: 80%
• Horário de funcionamento: 10 horas por dia
• Teor de betume: 5%
• Período de armazenamento: 2 dias
• Reserva de segurança: 15%
• Densidade do betume: 0,98 t/m³
• Taxa máxima de enchimento: 90%

Essas configurações são exemplos e não recomendações fixas. O dimensionamento real do tanque depende das dimensões padrão do tanque, dos tipos de betume, das condições de entrega, do método de aquecimento, do layout do projeto e da redundância necessária.

Você deve usar um tanque grande ou vários tanques menores?

A capacidade total calculada pode, muitas vezes, ser dividida entre vários tanques. Para muitas usinas de asfalto, múltiplos tanques proporcionam maior flexibilidade operacional do que um único tanque grande.

Vantagens de múltiplos tanques

• Diferentes tipos de betume podem ser armazenados separadamente.
• Um tanque pode abastecer a fábrica enquanto outro recebe ou aquece novo material.
• A manutenção pode ser concluída sem a necessidade de desligar todo o sistema de armazenamento.
• O aquecimento e a circulação podem ser controlados independentemente.
• O projeto mantém o armazenamento parcial caso um dos tanques esteja temporariamente indisponível.
• A expansão futura do sistema poderá ser mais fácil.

Quando um tanque grande pode ser adequado

• A fábrica utiliza apenas um tipo de betume.
• As entregas de betume são estáveis e frequentes.
• O espaço disponível no site é limitado.
• O processo operacional é simples e contínuo.
• Um tanque de reserva ou de compensação separado já está disponível.

Para usinas que utilizam tanto betume de penetração quanto betume modificado por polímeros, normalmente são necessários tanques separados, pois os produtos não devem ser misturados.

A capacidade do tanque deve ser compatível com a capacidade de aquecimento.

Uma grande capacidade de armazenamento só é útil quando o sistema de aquecimento consegue levar o betume recebido à temperatura operacional necessária e compensar a perda de calor.

O sistema de aquecimento deve ser selecionado de acordo com:

• Temperatura de entrega do betume
• Temperatura de armazenamento necessária
• Volume do tanque
• Tempo de aquecimento necessário
• Temperatura ambiente
• Espessura e qualidade do isolamento
• Método de aquecimento
• Perda de calor em tubulações e bombas

Um tanque projetado apenas para manter a temperatura requer menos energia de aquecimento do que um tanque destinado a aquecer rapidamente betume frio ou parcialmente solidificado.

O armazenamento superdimensionado sem aumentar a capacidade de aquecimento pode causar inicialização lenta, distribuição irregular de temperatura, maior consumo de combustível e fornecimento insuficiente de betume durante o pico de produção de asfalto.

Considerações especiais para betume em tambores e big bags

Quando o betume chega em tambores ou sacos de uma tonelada, o equipamento de fusão também deve ser compatível com o consumo diário.

Por exemplo, se uma usina de asfalto consome 64 toneladas de betume por dia, mas a máquina de fusão processa apenas 40 toneladas por dia, aumentar a capacidade de armazenamento não resolverá a escassez de oferta. O sistema de fusão, o sistema de armazenamento, as bombas, os oleodutos e a usina de asfalto devem ser dimensionados como um processo completo.

O sistema deve ser verificado quanto a:

• capacidade diária de derretimento em tambor ou saco
• Capacidade de tamponamento do betume fundido
• Aquecimento e circulação do tanque de armazenamento
• Vazão da bomba de transferência de betume
• Diâmetro da tubulação e rastreamento de calor
• Consumo máximo da usina de asfalto

Erros comuns no dimensionamento de tanques de armazenamento de betume

Utilizando apenas a capacidade nominal da usina de asfalto.

A produção nominal não representa a produção diária real. As horas de funcionamento e a taxa de utilização também devem ser consideradas.

Ignorando o volume utilizável

Um tanque com capacidade nominal de 100 m³ não oferece necessariamente 100 m³ de espaço útil de armazenamento. Limites de enchimento seguros e espaço operacional reduzem o volume disponível.

Esquecer a reserva de segurança

Um sistema projetado para o consumo teórico exato não oferece proteção contra atrasos na entrega ou aumentos na produção.

Utilizando um único tanque para diferentes tipos de betume

Diferentes tipos de betume, especialmente o convencional e o modificado, devem ser armazenados separadamente para evitar contaminação e problemas de desempenho.

Dimensionar o tanque em excesso, mas subdimensionar o aquecedor.

O tanque pode conter betume suficiente, mas ainda assim não conseguir aquecê-lo com rapidez suficiente para a produção de asfalto.

Ignorando o formulário de fornecimento de betume

O betume a granel, em tambores e big bags, requer diferentes sistemas de recebimento e fusão. A capacidade de armazenamento deve ser coordenada com o método de abastecimento a montante.

Informações a fornecer ao solicitar um orçamento

Para obter uma configuração precisa do tanque de betume, forneça ao fabricante do equipamento os seguintes dados do projeto:

• Capacidade de uma usina de mistura asfáltica em toneladas por hora
• Horário de funcionamento diário previsto
• Percentagem média de betume na mistura asfáltica
• Dias de armazenamento necessários
• Número e tipo de classes de betume
• Fornecimento de betume: a granel, em tambores ou em big bags
• Temperatura de entrega do betume
• Temperatura necessária para armazenamento e bombeamento
• temperatura ambiente mínima local
• Combustível ou energia elétrica disponíveis
• Restrições de layout e instalação do local
• Requer-se projeto de tanque vertical ou horizontal

Fornecer essas informações permite ao fabricante calcular não apenas a capacidade total de armazenamento, mas também o sistema de aquecimento, a capacidade da bomba, o arranjo da tubulação, o isolamento, o sistema de controle e o layout da instalação.

Perguntas mais frequentes

Para quantos dias de armazenamento de betume uma usina de asfalto deve ser mantida?

O período de armazenamento adequado depende da confiabilidade das entregas e da localização do projeto. Fábricas com entregas locais estáveis a granel podem exigir menos estoque, enquanto projetos remotos ou projetos que utilizam tambores importados podem exigir vários dias de armazenamento.

Um tanque de betume de 100 m³ é suficiente para uma usina de asfalto de 160 t/h?

Depende das horas de operação, da porcentagem de ligante, da taxa de utilização e da frequência de entrega. Nas condições exemplificadas neste artigo, uma planta de 160 t/h requer mais de 160 m³ de armazenamento nominal para dois dias de produção e uma reserva de segurança.

Um mesmo tanque pode armazenar tanto betume normal quanto betume modificado?

Recomenda-se o uso de tanques separados. A mistura de betume convencional e betume modificado por polímeros pode afetar as propriedades do material e o desempenho do asfalto.

A capacidade do tanque de betume deve ser calculada em toneladas ou metros cúbicos?

O consumo geralmente é calculado em toneladas, enquanto a capacidade do tanque é especificada em metros cúbicos. A conversão deve utilizar a densidade real do betume na temperatura relevante.

Um tanque de betume maior reduz os custos operacionais?

Não automaticamente. Um tanque maior pode reduzir o risco de entrega, mas também aumenta o investimento, a área de isolamento, a demanda de aquecimento e os custos de manutenção da temperatura. A capacidade deve ser adequada à produção e à logística reais.

Como escolher entre tanques de betume verticais e horizontais?

A decisão depende do espaço disponível no local, das limitações de transporte, das condições da fundação, do método de instalação, do acesso para manutenção e da capacidade necessária. Ambos os projetos podem oferecer armazenamento confiável quando projetados corretamente.

Conclusão

A capacidade correta do tanque de armazenamento de betume deve ser calculada com base na produção real de asfalto, e não escolhida por palpite.

O processo básico consiste em calcular a demanda diária de betume, multiplicá-la pelo número de dias de armazenamento necessários, adicionar uma reserva de segurança, converter o peso em volume e levar em conta o nível máximo de enchimento utilizável do tanque.

O sistema de armazenamento final também deve ser compatível com o equipamento de aquecimento do betume, a capacidade de fusão, as bombas, os oleodutos, os tipos de betume e o método de fornecimento.

A FEITENG pode projetar sistemas completos de fusão, aquecimento, armazenamento, circulação e fornecimento de betume para usinas de asfalto e projetos de construção de estradas.

Para obter uma recomendação de capacidade do tanque e configuração técnica, envie-nos a produção da sua usina de asfalto, o número de horas de operação diárias, a porcentagem de betume, o método de fornecimento, a localização do projeto e o período de armazenamento necessário.

WhatsApp: +86 15335447006
Site: www.bitumenmachine.com

Para obter informações adicionais sobre investimento em equipamentos e fatores de configuração, leia nosso Guia de Preços de Tanques de Armazenamento de Betume.