Um crivo de desidratação com hidrociclone da Constmach, a série CDS, é uma unidade de recuperação de areia fina que atua depois da lavagem, e não durante. A polpa de areia é bombeada até um hidrociclone, que a espessa por ação centrífuga e a descarrega sobre uma plataforma de crivo de alta frequência. O resultado é uma areia seca e empilhável que recupera finos até cerca de 90 mícrones, a fração que um lavador sem-fim ou de roda de alcatruzes envia normalmente para a bacia de decantação.
O Que Faz Realmente um Crivo de Desidratação com Hidrociclone
A unidade CDS tem uma única função: pegar na polpa de areia lavada e transformá-la num produto transportável de baixa humidade, recuperando ao mesmo tempo a fração fina que de outro modo seguiria para o desperdício. Combina dois equipamentos. O hidrociclone classifica e espessa a polpa, enviando as partículas grossas e médias para a sua descarga inferior. O crivo de desidratação drena depois a água livre dessa areia espessada, para que esta saia da plataforma suficientemente seca para ser empilhada.
Isto não é um lavador de fricção. Não desfaz ligações de argila nem limpa a superfície dos grãos. Quando a polpa chega ao CDS, a lavagem já foi feita. O que resta é a gestão da água e a recuperação de finos, que é precisamente onde um lavador sem-fim ou de roda de alcatruzes fica aquém. Um lavador sem-fim ou de roda de alcatruzes retira a argila dos grãos, mas arrasta a areia mais fina por cima do descarregador, juntamente com a sujidade. O CDS recupera essa perda.
Como Funciona o Processo, Passo a Passo
A sequência é simples e repetível. A polpa de areia proveniente do circuito de lavagem é recolhida num poço de bombagem. Uma bomba de polpa, de 37 kW no CDS-1225, eleva essa polpa sob pressão até à entrada do hidrociclone. Dentro do ciclone, a alimentação tangencial cria um vórtice em rotação. As partículas de areia mais pesadas migram para a parede e saem pelo ápex como corrente espessada de descarga inferior. A água e as lamas ultrafinas de argila saem pelo topo, no transbordo.
- A polpa de areia lavada é recolhida num poço por baixo da instalação de lavagem.
- A bomba de polpa alimenta-a sob pressão ao hidrociclone.
- A ação centrífuga espessa a polpa e separa os finos vendáveis das lamas.
- A descarga inferior do ciclone é lançada sobre a plataforma do crivo de desidratação de alta frequência.
- O crivo drena a água livre; a areia seca é descarregada na extremidade para um transportador de correia.
- A água drenada regressa ao circuito; as lamas do transbordo seguem para a bacia de decantação.
A vibração de alta frequência na plataforma é o que mantém a água a avançar e a sair através dos painéis, enquanto o leito de areia se forma e desidrata. Uma represa de drenagem na extremidade de descarga mantém um leito pouco profundo, de modo que uma lâmina de água se forma acima dos painéis e escoa através deles em vez de sair pela extremidade com a areia.
Porquê Associar um Hidrociclone a um Crivo de Desidratação
Um crivo isolado desidrata, mas não consegue recuperar finos que já saíram com a água de lavagem. Um ciclone isolado recupera finos, mas a sua descarga inferior continua molhada. Colocados em série, obtêm-se as duas coisas: o ciclone retira os finos vendáveis da corrente de transbordo e o crivo retira a humidade daquilo que o ciclone entrega. Cada equipamento cobre o ponto cego do outro.
O número-chave ronda os 90 mícrones. Um lavador clássico sem-fim ou de roda de alcatruzes expulsa partículas desta finura juntamente com a sujidade, porque o descarregador de transbordo não as consegue reter. O hidrociclone capta-as. Numa linha de areia manufaturada, essa fração fina é produto real e dinheiro real, pelo que recuperá-la altera a economia de toda a instalação. Produtores que antes despejavam esse material numa bacia passam a vê-lo seguir para a pilha de produto, e a humidade que antes expediam como carga morta fica retida na plataforma.
A Gama CDS da Constmach
Três modelos cobrem serviços de areia lavada, do pequeno ao grande. A escolha depende do débito e da recuperação de finos pretendida. As unidades maiores usam um ciclone maior ou dois ciclones para processar mais polpa sem sobrecarregar um único cone. Os valores de referência confirmados são a plataforma do CDS-1225 com 1,200 por 2,500 mm e a sua bomba de polpa de 37 kW; nos modelos maiores, a bomba é dimensionada ao regime do circuito.
| Modelo | Plataforma do crivo | Hidrociclone(s) | Capacidade | Bomba de polpa |
|---|
| CDS-1225 | 1,200 x 2,500 mm | Um de 20 polegadas | 60-80 t/h | 37 kW |
| CDS-1635 | Dimensionada ao modelo | Um de 26 polegadas | 100-150 t/h | Dimensionada ao regime |
| CDS-2040 | Dimensionada ao modelo | Dois de 26 polegadas | 150-200 t/h | Dimensionada ao regime |
Os valores de 20 e 26 polegadas referem-se ao diâmetro do ciclone, que define o ponto de corte e o volume de polpa que cada cone consegue processar. Um ciclone maior passa mais polpa, mas desloca o ponto de corte no sentido do mais grosso, pelo que a escolha do modelo equilibra a tonelagem com a finura que se pretende recuperar. Os dois ciclones do CDS-2040 dividem a alimentação, permitindo que a unidade sirva uma instalação de lavagem de elevada tonelagem sem forçar um único ciclone para além da sua pressão de trabalho razoável.
Construção e Peças de Desgaste
As peças que contactam com a polpa abrasiva são as peças de desgaste, e foram concebidas para serem substituídas. O hidrociclone é revestido para resistir ao desgaste constante da areia contra as paredes e o ápex. O ápex e a entrada sofrem os impactos mais duros e são tratados como consumíveis. Os painéis do crivo são modulares, pelo que uma secção desgastada pode ser substituída sem trocar toda a plataforma.
- Revestimento do ciclone resistente ao desgaste e ápex substituível na descarga inferior.
- Painéis de crivo modulares em poliuretano para substituição seletiva.
- Motores vibratórios ou excitadores de alta frequência ajustados à dimensão da plataforma.
- Represa de drenagem na extremidade de descarga para manter o leito de desidratação.
- Estrutura de perfil reforçado para suportar a carga dinâmica da plataforma vibratória.
Como o CDS se Integra numa Instalação de Lavagem
A unidade fica no final do circuito de lavagem. A montante existe a fase de fricção e classificação, um lavador de agregados grossos, um lavador sem-fim ou um lavador de roda de alcatruzes que remove argila e silte. O transbordo sujo e a areia lavada dessa fase são recolhidos e bombeados para o CDS. A jusante do CDS existe um transportador de produto seco para a pilha e uma linha de retorno da água de processo recuperada.
Como descarrega um produto empilhável, o CDS elimina a necessidade de longas baias de drenagem onde a areia molhada fica dias a perder humidade por gravidade. A areia sai da plataforma pronta a movimentar, o que liberta espaço no parque e encurta o ciclo de caixa entre a produção e a venda. Fecha também o circuito de água de forma mais estreita, uma vez que o crivo devolve a água drenada diretamente ao poço da bomba em vez de a deixar infiltrar-se.
Capacidade e Dimensionamento
O débito é determinado por dois fatores: as toneladas secas de areia por hora e o volume de polpa que a bomba tem de elevar. O CDS-1225 processa 60 a 80 t/h, o CDS-1635 cobre 100 a 150 t/h e o CDS-2040 atinge 150 a 200 t/h. Adeque a unidade à produção da sua instalação de lavagem e verifique depois se o número de ciclones se ajusta ao volume de polpa, e não apenas à tonelagem seca.
Algumas indicações práticas de dimensionamento:
- Granulometria da alimentação: uma alimentação mais fina exige mais capacidade de ciclone para manter o ponto de corte.
- Concentração de sólidos: uma polpa muito diluída significa mais água a bombear por tonelada seca.
- Altura manométrica: a elevação vertical até à entrada do ciclone define o regime da bomba.
- Margem: deixe folga acima do pico para que a unidade não trabalhe permanentemente no limite.
Duas instalações com a mesma tonelagem seca podem exigir modelos diferentes se uma delas processar uma alimentação muito mais fina ou mais diluída, porque é o volume de polpa, e não a areia seca, que sobrecarrega um ciclone. Dimensione para o pior cenário que a instalação irá realmente enfrentar, e não para a média nominal.
Materiais e Aplicações
O CDS foi concebido para areia lavada e areia manufaturada. Adequa-se a areia de rio, a areia manufaturada de rocha britada e a qualquer agregado fino em que a humidade e a perda de finos sejam relevantes. Os produtos finais típicos são areia bem graduada para betão e misturas betuminosas, areias para reboco e alvenaria e areias para filtração ou para uso desportivo, em que a granulometria e a secura são especificadas.
Sempre que um produtor está a mandar finos para a bacia e a expedir areia molhada, o CDS compensa ao recuperar produto e reduzir a humidade. É adequado a instalações fixas de lavagem de areia e a produtores que queiram modernizar uma linha de lavagem existente que perde demasiado material fino. Numa operação de areia manufaturada ajuda também a cumprir as curvas granulométricas, porque os finos recuperados preenchem a parte inferior da graduação que a alimentação britada muitas vezes não tem.
Função no Processo, em Resumo
- Friccionar e classificar, lavador sem-fim ou de roda de alcatruzes, remove argila, silte e sobretamanhos.
- Recuperar finos, hidrociclone, capta partículas até cerca de 90 mícrones.
- Desidratar, plataforma de crivo de alta frequência, drena a água livre e entrega areia seca.
- Transportar, transportador de correia para a pilha, leva o produto empilhável para o stock.
Manutenção
O trabalho de rotina centra-se nas peças de desgaste e no percurso da água. Verifique regularmente o ápex do ciclone; à medida que se desgasta, o ponto de corte desvia-se e começa a perder mais finos no transbordo ou a enviar demasiada água para a descarga inferior. Inspecione os painéis do crivo quanto a colmatação e rasgões e mantenha a represa de descarga bem regulada para que o leito se mantenha. Vigie os vedantes da bomba e o desgaste do impulsor, uma vez que as bombas de polpa levam uma vida dura.
- Inspecione e rode ou substitua o ápex do ciclone segundo um plano definido.
- Substitua individualmente os painéis colmatados ou rasgados sempre que necessário.
- Monitorize o desgaste do impulsor e dos vedantes da bomba de polpa; mantenha um sobresselente em armazém.
- Mantenha a pressão de alimentação estável; oscilações de pressão perturbam o corte do ciclone.
- Limpe o poço dos sólidos sedimentados para que a alimentação da bomba se mantenha constante.
Grande parte disto é uma inspeção visual rápida que cabe numa mudança de turno normal. A disciplina que conta é fazê-lo segundo um plano, em vez de esperar que o produto saia fora de especificação, porque quando a areia molhada ou suja aparece na pilha já se perdeu uma produção.
Erros Comuns a Evitar
O erro mais frequente é tratar o CDS como um lavador e esperar que limpe areia suja. Não o faz. Se a alimentação ainda transportar argila, essa argila vai parar ao produto. Coloque a limpeza a montante. O segundo erro é subdimensionar a bomba ou o ciclone para o volume de polpa, o que inunda a unidade e empurra os finos para o transbordo, exatamente a perda que a máquina foi comprada para evitar.
Outros problemas evitáveis: trabalhar demasiado tempo com um ápex desgastado, descurar a regulação da represa de modo que o leito fica seco e a água arrasta areia pela extremidade, e alimentar com concentração de polpa muito variável. Alimentação estável à entrada, areia seca estável à saída. Uma bomba a oscilar ou um poço meio vazio manifestam-se de imediato num ponto de corte errático e num produto mais húmido, pelo que o nível do poço e a pressão de alimentação merecem tanta atenção como as peças de desgaste.
Quanto Vale uma Humidade Mais Baixa
A humidade é o valor que mais determina o retorno e ao qual a maioria dos operadores não atribui um número. A areia drenada numa baia por gravidade sai muitas vezes do parque com doze a quinze por cento de humidade em peso. À saída de um crivo de desidratação de alta frequência, a mesma areia descarrega normalmente com humidade na ordem de um só dígito, consoante a granulometria e a alimentação. A diferença não é académica. Cada tonelada expedida com humidade mais alta é em parte água que se extraiu, crivou e carregou sem retorno e, numa venda a peso, o comprador está a pagar o transporte de água em vez de areia.
Há também uma dimensão de qualidade. A areia molhada forma abóbadas nas tremonhas, bloqueia comportas e altera a água que o doseamento a jusante adiciona à mistura. Uma areia mais seca e mais consistente é doseada de forma limpa e permite ao operador manter uma razão água/cimento mais apertada. Para um produtor que abastece um cliente de betão ou de misturas betuminosas que controla a humidade de perto, uma areia estável e de baixa humidade é mais fácil de vender e menos sujeita a rejeição. O crivo de desidratação justifica-se na balança de carga e à porta do cliente, e não apenas nos finos que poupa.
Ler os Sintomas Quando o Desempenho se Desvia
Um operador experiente lê a descarga antes de recorrer a um instrumento. Areia molhada a transbordar na extremidade do crivo significa normalmente que o leito está demasiado fino ou que a represa baixou, pelo que a água escapa com o produto em vez de drenar pelos painéis. Areia a aparecer na linha de transbordo do ciclone aponta no sentido contrário: o ápex está desgastado e aberto ou a alimentação ficou demasiado diluída, e os finos vendáveis estão a seguir para a bacia. Um leito seco e irregular, que deixa a água disparar pela plataforma, indica que a alimentação afinou ou parou.
Cada um destes sinais remete para uma de três variáveis: o estado do ápex, a concentração da alimentação ou o comportamento da bomba e do poço. Mantenha-as estáveis e a unidade mantém o seu desempenho. Deixe qualquer uma delas variar e o produto sai de especificação em minutos, e é por isso que as verificações diárias se centram no ápex, na represa e no nível do poço, e não no crivo em si. O crivo é a parte mais visível da máquina, mas a menos provável de ser a causa quando algo se desvia.
Notas de Instalação e Integração
O CDS é uma adição compacta a um parque existente, mas há alguns pontos de obra que decidem se funciona sem problemas. A bomba de polpa precisa de uma alimentação curta e constante a partir de um poço que não fique vazio, pelo que o poço deve ser dimensionado para amortecer o circuito de lavagem e ficar perto da bomba. A elevação vertical até à entrada do ciclone define a altura manométrica da bomba, pelo que o ciclone não deve ficar mais alto do que o serviço exige e devem evitar-se longos percursos horizontais de polpa, que acrescentam perda de carga. A água drenada do crivo precisa de um percurso gravítico livre de regresso ao poço, e o transbordo do ciclone precisa de uma linha para a bacia de decantação que não colmate.
Mecanicamente, a plataforma é uma carga dinâmica, pelo que a estrutura de apoio ou a fundação têm de estar niveladas e ser suficientemente rígidas para não fletirem sob os excitadores. Interligue o arranque e a paragem da bomba e do acionamento do crivo, para que a plataforma nunca seja alimentada sem vibrar, e preveja isolamento na bomba para manutenção. Nada disto é invulgar numa instalação de lavagem, mas acertar no poço, na elevação e nas linhas de retorno logo na fase de projeto evita as oscilações de alimentação e as queixas de vibração que de outro modo surgem nas primeiras semanas de funcionamento.
Como Escolher o CDS Certo
Comece pela tonelagem de areia seca que precisa de desidratar e pela granulometria do seu produto lavado. Escolha o modelo cuja faixa de capacidade envolve o seu pico e confirme depois se a configuração de ciclones se adequa ao volume de polpa que a bomba irá entregar. Uma alimentação de elevada tonelagem e muito fina aponta para o CDS-2040 de dois ciclones; uma instalação fixa modesta é bem servida pelo CDS-1225.
Traga dados reais: granulometria da alimentação, especificação do produto pretendido, teor de sólidos da polpa e a elevação até ao ciclone. A engenharia de aplicação da Constmach usa-os para confirmar o modelo, o número de ciclones e o regime da bomba, para que a unidade recupere os finos que lhe interessa manter e expeça areia suficientemente seca para carregar diretamente da pilha. Bem dimensionado, o CDS aumenta o rendimento e a secura do produto em qualquer linha de areia lavada, e fá-lo com uma lista curta de peças de desgaste que qualquer equipa de instalação consegue gerir.
