Cálculo da vazão da bomba de betume para usinas de asfalto

Uma bomba de betume é um componente que muitas vezes passa despercebido no projeto de um sistema de apoio para usinas de asfalto. O tanque de armazenamento pode ser grande o suficiente e o betume pode estar na temperatura ideal de operação, mas a usina ainda pode ficar sem ligante se a bomba de transferência não conseguir fornecer a vazão necessária em condições reais de operação.

Portanto, a bomba correta não deve ser selecionada apenas com base na vazão de um catálogo. O dimensionamento da bomba deve começar com a demanda real de betume e, em seguida, levar em consideração o tempo de transferência, a densidade, a viscosidade, a resistência da tubulação, a elevação estática, a temperatura, os requisitos de circulação e a curva de operação da bomba.

Este guia explica como calcular uma vazão preliminar de bomba de betume para uma usina de asfalto e quais condições adicionais de engenharia devem ser verificadas antes da seleção final da bomba.

Por que a vazão da bomba de betume é importante

Durante a produção de asfalto, o betume quente deve ser transportado de forma confiável do sistema de armazenamento até a usina de asfalto. Se o sistema de abastecimento fornecer o ligante mais lentamente do que a usina o consome, a continuidade da produção passa a depender do sistema de transferência, e não da capacidade nominal da usina de asfalto.

Uma bomba subdimensionada pode causar:

• Fornecimento insuficiente de betume durante o pico de produção.
• Tempos longos de transferência entre tanques
• Nível instável do tanque de trabalho
• Tempo de descarregamento do caminhão-tanque mais longo
• tempo de espera da usina de asfalto

No entanto, selecionar uma bomba desnecessariamente grande não é automaticamente melhor. Uma vazão maior pode aumentar a velocidade na tubulação, a perda hidráulica, a demanda do motor e a pressão nas válvulas e filtros.

O objetivo é adequar a vazão da bomba ao processo real.

Etapa 1: Calcular a demanda horária de betume

O primeiro cálculo é o consumo de ligante da usina de asfalto.

Demanda horária de betume = Produção da usina de asfalto × Conteúdo de betume

Assumir:

• Capacidade da usina de asfalto: 160 t/h
• Teor de betume: 5%

A demanda teórica de betume é:

160 × 0,05 = 8 t/h

A usina, portanto, requer aproximadamente 8 toneladas de betume por hora para produzir 160 toneladas de asfalto por hora com um teor de ligante de 5%.

A porcentagem de ligante deve ser proveniente do projeto de mistura aprovado. Camadas de base, camadas de revestimento, SMA e misturas asfálticas modificadas podem utilizar diferentes teores de ligante.

Etapa 2: Converter Vazão Mássica em Vazão Volumétrica

A produção de asfalto é geralmente expressa em toneladas por hora, enquanto a capacidade da bomba é comumente expressa em metros cúbicos por hora.

A conversão é:

Vazão volumétrica = Vazão mássica de betume ÷ Densidade do betume

Se for utilizada uma densidade ilustrativa do betume de 0,98 t/m³:

8 ÷ 0,98 ≈ 8,16 m³/h

O requisito teórico de volume contínuo é, portanto, aproximadamente 8,16 m³/h.

O valor de densidade acima é apenas uma suposição preliminar para o cálculo. A densidade real varia de acordo com o tipo de ligante e a temperatura. Os cálculos finais devem utilizar dados de materiais específicos do projeto.

Etapa 3: Verificar os requisitos de transferência em lote

O consumo contínuo de uma usina de asfalto nem sempre é a demanda que determina o tamanho da bomba.

Uma bomba também pode precisar transferir betume entre tanques, descarregar um caminhão-tanque ou mover material de uma máquina de fusão para o armazenamento dentro de um tempo limitado.

Considere que 20 toneladas de betume quente devem ser transferidas em 45 minutos.

Utilizando uma densidade ilustrativa de 0,98 t/m³:

20 ÷ 0,98 ≈ 20,41 m³

45 minutos equivalem a 0,75 horas:

20,41 ÷ 0,75 ≈ 27,2 m³/h

O fluxo de transferência em lote necessário é, portanto, aproximadamente 27,2 m³/h.

Este valor é muito superior à demanda de produção contínua de asfalto de 8,16 m³/h.

Uma regra preliminar prática é:

Vazão da bomba necessária = o maior valor entre a demanda do processo contínuo e a vazão de transferência em lote necessária.

Etapa 4: Avaliar uma reserva operacional

Um valor de vazão teórico não leva em consideração a variação operacional. Dependendo do projeto, o projetista pode considerar capacidade adicional para:

• flutuações de produção
• Expansão futura da fábrica
• Variação de temperatura
• Resistência do filtro
• Obstrução de dutos
• Desgaste da bomba
• Diferentes graus de aglutinante

A título meramente ilustrativo, aplicando uma margem de segurança de projeto 20% a 8,16 m³/h, obtém-se:

8,16 × 1,20 ≈ 9,8 m³/h

Isso não significa que 20% seja um requisito universal. A reserva correta deve ser selecionada de acordo com o processo real e a filosofia operacional.

Exemplos de cálculos de vazão de bomba

A tabela a seguir pressupõe um teor de ligante 5%, uma densidade ilustrativa de 0,98 t/m³ e uma reserva ilustrativa de 20%.

Esses são cálculos de vazão, não seleções finais de bombas.

A vazão por si só não é suficiente.

Uma bomba com vazão nominal de 10 m³/h não necessariamente fornece 10 m³/h em todas as instalações.

O ponto de operação real depende da curva da bomba e da resistência de todo o sistema.

A bomba pode precisar superar:

• Atrito em tubo reto
• Cotovelos e tees
• Válvulas
• Filtros
• Medidores de vazão
• Elevação estática
• Trocadores de calor
• Restrições no recebimento de equipamentos

Portanto, a seleção final da bomba deve definir ambos os aspectos:

Vazão necessária + pressão diferencial necessária

A viscosidade do betume é crucial.

A viscosidade do betume varia consideravelmente com a temperatura. Quando a temperatura diminui, o ligante torna-se mais difícil de bombear e a resistência hidráulica aumenta.

Isso pode resultar em:

• Reduzir o fluxo real entregue
• Torque da bomba mais elevado
• Maior pressão diferencial
• Início mais difícil
• Maior risco de bloqueio

O desempenho da bomba deve, portanto, ser avaliado na viscosidade esperada na temperatura real de operação.

O diâmetro da tubulação deve ser compatível com a vazão da bomba.

Uma bomba maior não consegue compensar uma tubulação com diâmetro inadequado. Fluxo excessivo em um tubo pequeno pode causar alta velocidade e perda de pressão.

Para a próxima etapa do projeto do sistema, consulte:

Como calcular o diâmetro da tubulação de betume para uma usina de asfalto

A seleção da bomba e da tubulação deve ser feita em um único cálculo hidráulico.

Bomba de transferência versus bomba de circulação

Bomba de transferência

Uma bomba de transferência movimenta o betume entre equipamentos, por exemplo:

• Tanque para tanque de armazenamento
• Decantador de tambor para tanque de armazenamento
• derretedor de sacos para tanque de armazenamento
• Tanque principal para tanque de trabalho
• Tanque de armazenamento para usina de asfalto

Bomba de Circulação

Uma bomba de circulação retorna o material através de um circuito fechado para manter o movimento, estabilizar a temperatura e manter a rota de transferência pronta para operação.

A taxa de circulação não é necessariamente igual à taxa de consumo da usina de asfalto.

Considerações especiais para o betume modificado

O betume modificado com SBS e o betume modificado com borracha granulada podem apresentar características de viscosidade e fluidez substancialmente diferentes do betume convencional de penetração.

Avaliar:

• Viscosidade real à temperatura de operação
• Conteúdo de polímero ou borracha granulada
• Características das partículas, quando relevantes.
• Taxa de circulação necessária
• Aquecimento da bomba
• Compatibilidade de vedação
• Torque do motor
• Aquecimento de tubulação

Uma bomba adequada para betume convencional não deve ser automaticamente considerada adequada para todos os ligantes modificados.

Coordenar o fluxo da bomba com o armazenamento e o aquecimento.

A capacidade da bomba deve ser suportada por material quente suficiente no sistema de armazenamento.

Para dimensionamento de armazenamento, consulte:

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

Para cálculos de aquecimento, consulte:

Como calcular a capacidade do aquecedor de óleo térmico para tanques de armazenamento de betume

O sistema deve ser avaliado da seguinte forma:

Capacidade de armazenamento → Capacidade de aquecimento → Vazão da bomba → Tubulação

Informações necessárias para a seleção da bomba

• Capacidade da usina de asfalto
• Percentagem média e máxima de betume
• Tipo e grau de betume
• Temperatura de operação
• Fluxo contínuo necessário
• Quantidade de transferência em lote
• Tempo de transferência necessário
• Comprimento e diâmetro da tubulação
• diferença de elevação estática
• Válvulas principais, curvas e filtros
• Circulação necessária
• Fonte de energia
• Temperatura ambiente

Perguntas mais frequentes

Qual a vazão da bomba necessária para uma usina de asfalto de 160 t/h?

Com um teor de ligante de 5%, uma planta com capacidade de 160 t/h consome, teoricamente, 8 t/h de betume. Utilizando uma densidade ilustrativa de 0,98 t/m³, obtém-se aproximadamente 8,16 m³/h. A capacidade final da bomba também depende da carga de transferência, da perda de pressão, da viscosidade e da reserva operacional.

Uma bomba com vazão de 10 m³/h é suficiente para uma demanda de 8 m³/h?

Não necessariamente. A vazão nominal da bomba deve ser verificada na pressão diferencial requerida e na viscosidade real do betume.

A mesma bomba pode ser usada para transferência e circulação?

Em alguns sistemas, sim. O arranjo das válvulas, a sequência de operação, a vazão necessária e a redundância devem ser avaliados primeiro.

A temperatura do betume afeta a capacidade da bomba?

Sim. Temperaturas mais baixas geralmente aumentam a viscosidade, elevando a carga da bomba e a resistência da tubulação.

Conclusão

O dimensionamento da bomba de betume deve começar com o consumo da usina de asfalto, mas também deve considerar todo o processo de transferência.

A sequência preliminar de engenharia é:

Produção da Usina de Asfalto → Demanda de Betume → Vazão Volumétrica → Tempo de Transferência → Perda de Pressão → Capacidade da Bomba

A FEITENG fornece tanques de armazenamento de betume, equipamentos de fusão, sistemas de óleo térmico, bombas, tubulações aquecidas e soluções completas para o manuseio de betume.

Para uma recomendação específica para o seu projeto, envie-nos a produção da sua usina de asfalto, a porcentagem de ligante, o tipo de betume, a temperatura de operação, a distância de transferência e o tempo de transferência necessário.

WhatsApp: +86 15335447006
E-mail: [email protected]
Site: www.bitumenmachine.com