Como projetar um sistema completo de manuseio de betume para uma usina de asfalto.

Uma usina de asfalto pode ter capacidade para produzir 80, 120, 160 ou até mesmo 240 toneladas de asfalto por hora, mas essa capacidade de produção significa muito pouco se o sistema de abastecimento de betume não conseguir acompanhar a demanda.

Este é um problema que muitos instaladores só descobrem após a instalação.

A própria usina de asfalto pode ter capacidade de produção suficiente, enquanto o sistema de betume sofre com derretimento lento no tambor, armazenamento insuficiente, capacidade de aquecimento inadequada, tubulações frias, fluxo instável das bombas ou má coordenação entre os diferentes equipamentos.

O resultado é simples: A usina de asfalto aguarda o betume.

Um sistema confiável para o manuseio de betume deve, portanto, ser projetado como um processo completo:

Recebimento do betume → Fusão ou descarga → Aquecimento → Armazenamento → Circulação → Bombeamento → Usina de asfalto

Este guia explica como empreiteiros, proprietários de usinas de asfalto e empresas de EPC (Engenharia, Aquisição e Construção) podem configurar esse sistema de acordo com a capacidade de produção de asfalto, embalagem do betume, condições de aquecimento, requisitos de armazenamento e layout do local.

O que é um sistema de manuseio de betume?

Um sistema de manuseio de betume é o conjunto de equipamentos utilizados para receber, fundir ou descarregar, aquecer, armazenar, circular e transferir o betume antes que ele entre em uma usina de asfalto ou em outro processo subsequente.

Dependendo do projeto, o sistema pode incluir:

• decantador de tambor de betume
• máquina de fusão de betume ensacado
• Tanques de armazenamento de betume aquecido
• Caldeira de óleo térmico
• bombas de transferência de betume
• Tubulações e válvulas aquecidas
• Filtros de betume
• Tubulações de circulação
• Controles de temperatura e nível
• Betume modificado ou equipamentos de emulsão

Nem todo projeto exige todas as máquinas.

A configuração correta depende, em primeiro lugar, de Como o betume chega ao canteiro de obras.

Etapa 1: Comece com o formato de fornecimento de betume

Antes de selecionar a capacidade do tanque ou a potência de aquecimento, determine o formato do betume que será utilizado.

Essa decisão altera praticamente todo o sistema a montante.

Betume líquido a granel

Se o betume líquido quente chegar por caminhão-tanque, uma máquina de fusão normalmente é desnecessária.

Um sistema típico torna-se:

Caminhão-tanque de betume → Tanque de armazenamento → Sistema de circulação/bombeamento → Usina de asfalto

Os principais requisitos de engenharia são:

• Descarregamento rápido
• Capacidade de armazenamento suficiente
• Manutenção confiável da temperatura
• Bombas e tubulações aquecidas
• Capacidade adequada de óleo térmico

O fornecimento em grande escala é eficiente quando o projeto tem acesso confiável a uma refinaria, terminal ou fornecedor local de betume.

No entanto, a situação se torna mais difícil em projetos remotos onde o betume quente não pode ser fornecido continuamente.

Betume compactado em tambor

Tambores de aço ainda são comuns em projetos rodoviários no exterior e em canteiros de obras remotos.

Nesse caso, o processo se torna:

Tambores de betume → Decantador de tambores → Tanque de armazenamento aquecido → Bomba → Usina de asfalto

A decantador de betume de tambor Aquece os tambores e separa o betume da embalagem de aço.

Dependendo do local, os empreiteiros podem escolher entre:

• Decantadores de betume de tambor com aquecimento automático
• decantadores de tambor com aquecimento externo a óleo térmico
• sistemas automáticos de basculamento de tambores ou de alimentação hidráulica

O ponto importante é que a capacidade do decantador deve corresponder ao consumo real de betume da usina de asfalto.

Uma grande usina de asfalto abastecida por um decantador subdimensionado acabará por sofrer interrupções na produção.

Guia relacionado: Decantador de betume com tambor de óleo térmico autoaquecido versus externo.

Saco Jumbo de Betume

Para o betume fornecido em big bags de 1 tonelada, normalmente é necessária uma máquina específica para fusão de betume em sacos.

O sistema passa a ser:

Big Bags → Fusão de Betume em Sacos → Tanque de Armazenamento → Bomba → Usina de Asfalto

Grandes blocos sólidos de betume não podem ser processados de forma eficiente em um tanque de armazenamento comum, pois a área de transferência de calor é muito limitada.

Uma câmara de fusão dedicada aumenta o contato entre o betume sólido e as superfícies de aquecimento, permitindo que o material derreta continuamente antes de entrar no sistema de armazenamento.

Etapa 2: Calcular a demanda de betume da usina de asfalto

A próxima pergunta é:

Qual a quantidade de betume que a usina de asfalto realmente consome?

Um cálculo preliminar simples é:

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

Por exemplo:

Se uma usina de asfalto produz:

160 toneladas de asfalto por hora

e a mistura contém:

betume 5%

então:

160 × 5% = 8 toneladas de betume por hora

O sistema de betume precisa, portanto, suportar aproximadamente Consumo de ligante de 8 t/h durante operação em plena carga..

Este cálculo afeta imediatamente:

• Capacidade da máquina de fusão
• Fluxo da bomba
• Diâmetro da tubulação
• Capacidade de armazenamento
• Capacidade de aquecimento

Exemplo de referência

Esses valores são referências preliminares de engenharia e não valores universais de projeto.

A demanda real depende do projeto da mistura asfáltica e do cronograma de produção.

Passo 3: Não ajuste a capacidade de fusão exatamente ao consumo.

Suponha que a usina de asfalto consuma 8 t/h de betume.

Você deveria simplesmente instalar um decantador de tambor de 8 t/h?

Não necessariamente.

As condições reais de produção raramente são idênticas às condições especificadas no fabricante.

O desempenho de fusão pode ser afetado por:

• Temperatura ambiente
• Temperatura inicial do betume
• Dimensões do tambor
• Grau de betume
• temperatura do meio de aquecimento
• Eficiência do operador
• Interrupções na alimentação
• Resíduos dentro dos tambores
• desempenho de caldeiras a óleo térmico

Por essa razão, o tanque de armazenamento deve funcionar como um zona de amortecimento entre fusão e consumo.

Em vez de forçar a máquina de fusão a acompanhar cada flutuação de curto prazo da usina de asfalto, o sistema pode fundir o betume e armazená-lo continuamente, enquanto a usina de asfalto o utiliza conforme necessário.

Isso melhora muito a estabilidade operacional.

Etapa 4: Dimensionar a Reserva de Armazenamento de Betume

Um tanque de armazenamento de betume desempenha várias funções simultaneamente.

Armazena material, mantém a temperatura, proporciona tempo de decantação e circulação e separa as flutuações de fornecimento a montante da demanda de produção a jusante.

Para planejamento preliminar:

Armazenamento necessário = Consumo diário de betume × Período de reserva desejado

Suponha que a usina de asfalto produza:

• 1.200 toneladas de asfalto por dia
• Teor de betume: 5%

O consumo diário de betume é:

1.200 × 5% = 60 toneladas/dia

Se o projeto necessitar de uma margem operacional de aproximadamente dois dias:

60 × 2 = 120 toneladas

O projeto poderá, portanto, considerar um sistema de armazenamento que atenda a essa necessidade, sujeito ao cronograma de entrega, ao volume útil do tanque, às restrições do local, aos cálculos de aquecimento e aos requisitos de segurança.

É importante ressaltar que o volume nominal do tanque não é o mesmo que a capacidade de trabalho útil.

O sistema deve prever espaço operacional adequado e levar em consideração a estrutura de aquecimento interna do tanque e o nível de enchimento seguro.

Para critérios de projeto mais específicos para tanques, consulte o guia da FEITENG. projeto de tanque de armazenamento de betume e o gama de produtos de tanques de armazenamento de betume.

Etapa 5: Um tanque grande ou vários tanques menores?

Essa é outra decisão de projeto importante.

Por exemplo, um projeto deve instalar:

1 tanque de 120 m³

ou:

3 tanques de 40 m³?

Não existe uma resposta universal.

Um tanque grande

Vantagens:

• Menos oleodutos
• Menos válvulas e instrumentos
• Instalação mais simples
• Menor número de equipamentos

Possíveis desvantagens:

• Menos flexibilidade operacional
• A manutenção pode afetar todo o sistema de armazenamento.
• É difícil separar diferentes tipos de aglutinantes.

Vários tanques

Vantagens:

• Diferentes tipos de betume podem ser armazenados separadamente.
• Um tanque pode ser reparado enquanto os outros permanecem operacionais.
• Planejamento de produção mais fácil
• Melhor redundância
• Integração mais fácil com a produção PMB

Possíveis desvantagens:

• Mais válvulas e tubulações
• Mais pontos de controle
• Maior complexidade de instalação

Para usinas que produzem diversas formulações de asfalto, vários tanques geralmente proporcionam maior flexibilidade operacional.

Para fábricas ou terminais de grande volume, opções de armazenamento maiores, como Tanques verticais de armazenamento de betume com capacidade de 500 m³ Também pode ser considerada quando as condições de transporte, fundação, instalação e aquecimento o permitirem.

Etapa 6: Determine o método de aquecimento

O betume deve permanecer bombeável em todo o sistema.

Isso significa que o projeto de aquecimento não pode parar no tanque de armazenamento.

Os seguintes componentes podem necessitar de aquecimento:

• Tanque de armazenamento
• Bomba de betume
• Filtro
• Válvulas
• Oleodutos de transferência
• Equipamento para derretimento de tambores ou sacos
• Tanques PMB
• Recipientes para mistura

São utilizadas duas abordagens comuns.

Equipamentos integrados de autoaquecimento

Alguns tanques de betume e máquinas de fusão possuem queimadores e sistemas de aquecimento próprios.

Essa configuração pode ser atraente por:

• Canteiros de obras remotos
• Usinas temporárias de asfalto
• Projetos para dispositivos móveis
• Locais sem uma rede de óleo térmico existente

A principal vantagem é a independência.

Cada máquina pode funcionar sem depender de uma caldeira central.

Sistema central de aquecimento a óleo térmico

Para bases asfálticas maiores, várias máquinas podem compartilhar um sistema de óleo térmico devidamente projetado.

Por exemplo:

Caldeira de óleo térmico → Decantador de tambor → Tanques de armazenamento → Oleodutos de betume → Sistema PMB

Um sistema centralizado pode simplificar o gerenciamento térmico quando vários equipamentos requerem aquecimento indireto.

No entanto, a caldeira deve ser dimensionada de acordo com o carga térmica total simultânea, e não apenas o volume do maior tanque.

Um aquecedor de óleo térmico subdimensionado pode resultar em uma temperatura aceitável no tanque durante o modo de espera, mas em uma recuperação de calor insuficiente quando a produção aumenta.

A FEITENG oferece ambos soluções para caldeiras de óleo térmico e específico Configurações de fornos de óleo de transferência de calor para usinas de asfaltoPara obter informações sobre a lógica de cálculo, consulte o guia sobre Capacidade do aquecedor de óleo térmico para tanques de armazenamento de betume.

Etapa 7: Preste atenção ao sistema de tubulação

Muitas falhas em sistemas de betume ocorrem fora dos equipamentos principais.

O tanque está quente.

O decantador funciona.

Mas o betume ainda não consegue chegar à usina de asfalto.

Por que?

Porque o oleoduto esfriou.

As linhas de transferência de betume devem ser avaliadas quanto a:

• Diâmetro da tubulação
• Distância de transferência
• Rastreamento de calor
• Camisa de óleo térmico
• Isolamento
• Número de cotovelos
• Arranjo de válvulas
• Drenagem
• Circulação
• Procedimento de desligamento

Longos trechos não aquecidos podem se tornar pontos de solidificação.

A bomba e as válvulas são especialmente importantes porque o betume que permanece em seu interior após o desligamento pode esfriar e impedir a próxima partida.

Por essa razão, a tubulação deve ser projetada como parte do sistema térmico, em vez de ser tratada como uma instalação hidráulica comum.

Etapa 8: Selecione a bomba de betume mais adequada ao processo real.

Selecionar uma bomba de betume apenas com base na vazão máxima é outro erro comum.

A bomba deve ser capaz de lidar com a viscosidade do aglutinante na temperatura operacional esperada.

O designer deve considerar:

• Vazão necessária
• Viscosidade do betume
• Distância de transferência
• Perda de pressão na tubulação
• Condições de sucção
• Temperatura
• Necessidade de circulação
• Necessidade de bombeamento reverso
• Compatibilidade com PMB

O sistema também deve permitir a circulação de betume quando necessário.

A circulação contínua ou periódica ajuda a manter uma temperatura mais uniforme e reduz o risco de zonas frias.

Etapa 9: Considere a futura produção de PMB ou emulsão.

Um sistema projetado apenas para atender às necessidades de produção atuais pode se tornar caro para modificar posteriormente.

Caso o projeto eventualmente produza betume modificado com polímeros, considere deixar conexões e espaço para:

• Unidade de produção PMB
• Moinho coloidal de alta cisalhamento
• Sistema de alimentação de polímero
• Tanque de armazenamento de betume modificado
• Sistema de agitação
• Carga adicional de óleo térmico
• Circuito de circulação separado

O PMB exige um controle mais rigoroso da temperatura e do armazenamento do que o betume asfáltico comum, pois a separação do polímero e a degradação térmica devem ser controladas.

O mesmo princípio se aplica caso a base asfáltica possa posteriormente receber uma emulsão betuminosa.

O planejamento dessas interfaces durante a fase inicial do projeto pode facilitar consideravelmente futuras expansões.

Para projetos de asfalto modificado, compare os requisitos do sistema no guia da FEITENG sobre Como escolher uma usina de betume modificado com polímeros.

Exemplos de layouts de sistema

Exemplo 1: Usina de asfalto de 120 t/h utilizando betume em tambor

Assumir:

• Produção de asfalto: 120 t/h
• Teor de betume: 5%
• Demanda de betume: aproximadamente 6 t/h
• Matéria-prima: tambores de aço
• Canteiro de obras remoto

Um possível conceito de sistema seria:

Área de armazenamento de tambores → Decantador automático de betume para tambores → Tanque de armazenamento de betume aquecido → Bomba de betume + tubulação aquecida → Usina de asfalto

Caso o projeto não possua uma caldeira central a óleo térmico, um decantador de tambor com aquecimento próprio e um tanque de armazenamento com aquecimento independente podem simplificar a instalação.

Caso já exista uma caldeira de óleo térmico adequada, um decantador com aquecimento externo pode ser mais econômico.

Exemplo 2: Usina de asfalto de 200 t/h com fornecimento de betume a granel

Assumir:

• Produção de asfalto: 200 t/h
• Teor de betume: 5%
• Demanda máxima de betume: aproximadamente 10 t/h
• Matéria-prima: betume líquido a granel

Um conceito típico pode ser:

Caminhão-tanque de betume → Bomba de descarga → Múltiplos tanques de armazenamento aquecidos → Coletor de circulação → Bomba dosadora/de transferência → Usina de asfalto

Como não há necessidade de derreter o betume sólido, o foco da engenharia passa a ser:

• Buffer de armazenamento
• Descarregamento rápido de caminhões-tanque
• Capacidade de aquecimento
• Circulação
• Confiabilidade do oleoduto
• Redundância

Exemplo 3: Projeto de rodovia remota utilizando big bags

Para projetos em que o fornecimento por caminhão-tanque não esteja disponível, os big bags de 1 tonelada podem simplificar a logística de longa distância.

O sistema pode se tornar:

Armazenamento de Big Bags → Máquina de Fusão de Betume em Sacos → Tanque de Armazenamento Aquecido → Bomba e Tubulação Aquecidas a Óleo Térmico → Usina de Asfalto

Para este tipo de projeto, o uso de equipamentos conteinerizados ou modulares pode reduzir a complexidade do transporte internacional e da instalação no local.

Estudo de caso do projeto da FEITENG para um Sistema de fusão e armazenamento de betume entregue à América do Sul É uma referência útil para o pensamento sistêmico completo.

Erros comuns no projeto de sistemas de betume

Erro 1: Comprar cada máquina separadamente

Um empreiteiro compra um decantador de um fornecedor, tanques de outro, uma caldeira localmente e bombas de forma independente.

Cada componente pode funcionar corretamente por si só.

Mas suas capacidades podem não ser compatíveis.

O resultado é um processo desequilibrado.

O fluxo completo deve ser verificado antes que as máquinas individuais sejam encomendadas.

Erro 2: Analisar apenas a capacidade da usina de asfalto

Uma usina de asfalto com capacidade de 160 t/h não indica automaticamente qual equipamento de betume comprar.

Você também precisa de:

• Percentagem de betume
• Horário de funcionamento diário
• Formato de fornecimento
• Frequência de entrega
• Temperatura ambiente
• Requisito de buffer de armazenamento

Erro 3: Ignorar a perda de calor em tubulações

Uma caldeira potente não resolve todos os problemas de aquecimento.

Isolamento deficiente e longos trechos de tubulação ainda podem criar zonas frias e alto consumo de energia.

Erro 4: Ausência de intervalo entre o derretimento e o consumo

Conectar uma máquina de fusão diretamente ao consumo da fábrica sem armazenamento adequado torna a produção dependente do desempenho instantâneo da fusão.

Um tanque de armazenamento térmico cria uma separação operacional entre os dois processos.

Erro 5: Selecionar equipamentos pelo preço antes do projeto do processo

Uma máquina individual mais barata pode encarecer o projeto como um todo, caso sejam necessárias bombas, caldeiras, tanques, tubulações ou modificações adicionais posteriormente.

A sequência correta é:

Processo → Capacidade → Layout → Aquecimento → Equipamento → Preço

não:

Preço → Equipamento → Tente fazer com que tudo caiba

Informações a preparar antes de solicitar um orçamento para um sistema de betume

Um fornecedor pode apresentar uma proposta muito mais precisa quando as seguintes informações estão disponíveis:

1. Capacidade da usina de mistura de asfalto em t/h
2. Produção diária prevista de asfalto
3. Percentagem de betume na mistura asfáltica
4. Grau de betume
5. Embalagem de betume: a granel, em tambor, big bag ou em bloco.
6. Dias de armazenamento necessários
7. temperatura ambiente mínima local
8. Combustíveis disponíveis: diesel, gás, eletricidade, etc.
9. Capacidade existente da caldeira a óleo térmico, se houver.
10. Distância entre o equipamento e a usina de asfalto
11. Dimensões disponíveis do site
12. Fonte de energia
13. Nível de automação necessário
14. Necessidade de PMB ou produção de emulsão
15. País e porto de destino

Com esses parâmetros, o sistema de betume pode ser configurado de acordo com o projeto específico, em vez de selecionar equipamentos de um catálogo genérico.

Perguntas mais frequentes

Que equipamentos de betume são necessários em uma usina de asfalto?

No mínimo, uma usina de asfalto geralmente requer armazenamento de betume aquecido, bombas, válvulas, tubulações e um sistema de aquecimento adequado. Se o betume chegar em tambores ou big bags, também será necessária uma máquina de fusão de betume antes do armazenamento.

Como faço para calcular o consumo de betume em uma usina de asfalto?

Para cálculo preliminar:

Consumo de betume = Produção de asfalto × Percentagem de betume

Por exemplo, uma usina de asfalto com capacidade de 160 t/h, utilizando um ligante com teor de 5%, requer aproximadamente 8 t/h de betume em plena produção.

O consumo real deve sempre seguir o projeto de mistura asfáltica aprovado.

Preciso de um tanque de armazenamento de betume após um decantador de tambor?

Na maioria dos sistemas de produção contínua de asfalto, sim.

Um tanque de armazenamento aquecido fornece capacidade de reserva entre o processo de fusão e a usina de asfalto, ajudando a manter a temperatura e o fornecimento de betume estáveis.

Devo usar um sistema de aquecimento automático ou uma caldeira a óleo térmico?

Equipamentos com aquecimento automático são frequentemente adequados para projetos remotos ou temporários que exigem operação independente.

Um sistema central de óleo térmico costuma ser mais prático quando vários tanques, máquinas de fusão, tubulações ou unidades de processamento precisam ser aquecidos simultaneamente.

A escolha correta depende da demanda total de calor e da infraestrutura do local.

Uma única caldeira de óleo térmico pode aquecer vários tanques de betume?

Sim, desde que a caldeira, as bombas de circulação, as tubulações e o sistema de transferência de calor sejam projetados para a carga térmica combinada.

O cálculo deve incluir tanques, tubulações, equipamentos de fusão e outros consumidores simultâneos de calor.

O betume em tambor, o betume ensacado e o betume a granel podem usar os mesmos tanques de armazenamento?

Após o material ser devidamente derretido e transformado em forma líquida, um sistema de armazenamento aquecido configurado corretamente geralmente pode receber betume de diferentes métodos de fornecimento a montante, desde que os tipos de ligante e os requisitos operacionais sejam compatíveis.

Construa o sistema em torno da usina de asfalto, não em torno de uma única máquina.

Um sistema de betume confiável não é simplesmente uma coleção de tanques, bombas, queimadores e máquinas de fusão.

Trata-se de um sistema contínuo de fluxo térmico e de materiais.

O projeto correto começa com cinco perguntas:

• Qual a quantidade de betume consumida pela usina de asfalto?
• Como o betume chega até nós?
• De quanto espaço de armazenamento temporário é necessário?
• De onde virá o calor?
• Como o betume líquido será transportado de forma confiável do ponto de recebimento até a produção de asfalto?

Uma vez respondidas essas perguntas, a seleção de equipamentos torna-se muito mais fácil.

Para betume compactado em tambores, a solução pode combinar um decantador de betume em tambor com tanques de armazenamento aquecidos.

Para sacos de tamanho jumbo, pode ser necessário uma máquina de fusão de betume ensacado.

Para fornecimento em grande escala, a prioridade pode mudar para armazenamento, circulação e aquecimento.

E para bases de produção de asfalto maiores, a melhor solução costuma ser um sistema completo que interligue... equipamentos de fusão de betume, tanques de armazenamento, aquecimento a óleo térmicobombas, tubulações e futuro equipamentos de betume modificado desde o início.

A FEITENG projeta e fabrica Equipamentos de betume para projetos de construção de estradas, incluindo máquinas de fusão, tanques de armazenamento, caldeiras de óleo térmico, fábricas de PMB, sistemas de emulsão e pulverizadores de betumeSe você está planejando uma nova usina de asfalto ou modernizando um sistema de fornecimento de betume existente, prepare os parâmetros do seu projeto e solicite uma configuração completa, em vez de comparar máquinas isoladas.

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