BR102022001064A2 - Amostrador modular de pelotas verdes, analisador de amostras de pelotas verdes, e, sistema de coleta e análise de pelotas verdes - Google Patents

Abstract

A presente invenção se refere a um amostrador modular de pelotas verdes (10) configurado para coletar amostras de pelotas verdes a partir de um leito de pelotas (11) presente sobre uma correia transportadora (12) , em que a correia transportadora (12) é uma correia transportadora (12) onde a amostragem é realizada imediatamente antes de um forno. Também são revelados um analisador de amostras de pelotas verdes (50) configurado para ser acoplado a um amostrador modular (10), e um sistema de coleta e análise de pelotas verdes que compreende um amostrador modular de pelotas verdes (10) e um analisador de amostras (50) acoplado ao amostrador modular (10) capaz de realizar análises in loco.

Description

AMOSTRADOR MODULAR DE PELOTAS VERDES, ANALISADOR DE AMOSTRAS DE PELOTAS VERDES, E, SISTEMA DE COLETA E ANÁLISE DE PELOTAS VERDES CAMPO DA INVENÇÃO

[001] A presente invenção se refere a dispositivos para coleta e análise de amostras de pelotas a partir de uma correia transportadora e um sistema que compreende ambos. Mais especificamente, a presente invenção se refere a um dispositivo amostrador modular de pelotas verdes configurado para coletar amostras de pelotas verdes em um ponto específico de uma planta de uma usina de pelotização, classificar as amostras coletadas e fornecer a um dispositivo analisador que também é objeto da presente invenção.

FUNDAMENTOS DA INVENÇÃO

[002] O processo de pelotização existe para aproveitar partículas muito finas de minério que não podem ser diretamente empregadas na produção do ferro gusa. Essas partículas são aglomeradas e passam por um processo em que adquirem a forma de esferas; essas esferas são as pelotas de minério de ferro. As etapas da produção das pelotas partem do fino de minério – passando por diversos processos em que são incorporados a este outras substâncias – até que, no disco pelotizador, são formadas as pelotas verdes, que têm comportamento mecânico frágil. As pelotas verdes são secadas e sinterizadas em um forno, onde adquirem resistência mecânica, transformando-se em pelotas queimadas e podendo ser transportadas até o cliente sem se danificarem.

[003] Por se tratar de um cenário de alto risco à segurança do operador, atualmente, não é possível realizar a coleta de pelotas verdes para análise laboratorial.

[004] Conhecer as propriedades das pelotas verdes é essencial, uma vez que influenciam diretamente na permeabilidade do forno. Pelotas muito dúcteis ou muito frágeis prejudicam sensivelmente a permeabilidade do forno.

[005] O atual estado da técnica versa sobre diversos dispositivos e técnicas para coleta e amostragem de materiais em transportadores de correia, conforme elencado abaixo.

[006] A patente US3791218A revela um aparelho para coletar amostras de material particulado de um transportador de correia sem fim disposto horizontalmente e movendo-se longitudinalmente compreendendo uma pá montada em uma estrutura acima do transportador de correia e articuladamente montada para movimento oscilante, a extremidade inferior da pá, quando em sua posição mais inferior, estando próxima da superfície superior do transportador de correia e fornecida com uma porta de entrada voltada para montante em relação à mesma, uma extremidade superior da pá é fornecida com uma porta de saída para descarregar o material particulado da pá quando a extremidade inferior da mesma está em uma posição elevada a montante e meios para receber o material particulado conforme ele é descarregado por gravidade a partir da porta de saída da pá, em que a posição da pá pode ser ajustada movendo a estrutura longitudinalmente em relação à linha central longitudinal do transportador.

[007] Importante destacar que, no documento US3791218A, a coleta é realizada sempre no mesmo ponto em relação à transversal da correia transportadora, o que pode não proporcionar uma reprodução fiel de todo o material particulado presente na correia transportadora. Ainda, o dispositivo de US3791218A se movimenta em um trajeto fixo dependente das dimensões da pá, sem a possibilidade de controle de parâmetros da descida e da subida da pá. Neste mesmo documento, a amostra coletada é armazenada em um recipiente e não há qualquer controle de excedente de pelotas coletadas ou descarte automatizado.

[008] A patente GB1002135A descreve um aparelho de amostragem automático do tipo pá-roda para amostragem de materiais granulares, o aparelho compreende uma pá fixada a um par de ferros circulares acionados rotativamente, nas rodas, por meio de um motor, a pá é adaptada a cada revolução completa, sob a ação de um temporizador, para coletar uma amostra de um transportador e depositá-la em uma tremonha a partir da qual o material é descarregado em uma correia transportadora. As rodas são montadas em rolamentos ajustáveis fixados aos membros da estrutura, os ferros circulares que transportam a pá sendo girados por meio de uma roda dentada em um dos ferros e uma corrente e motor. A tremonha é fixada à estrutura de modo que conforme a pá gira, uma amostra do material no transportador é levantada de modo que seja depositada através da tremonha na correia que é acionada por um tambor motorizado.

[009] O aparelho apresentado em GB1002135A realiza a coleta em uma posição fixa e não há qualquer controle de excedente de pelotas coletadas ou descarte automatizado.

[0010] A patente US4133210A descreve um amostrador para a obtenção de amostras de material de um fluxo de material a granel conforme é transportado em uma correia transportadora passando por uma estação de amostragem. O amostrador compreende uma colher de coleta de amostra que é girada em um trajeto arqueado através do material em torno de um eixo inclinado em um ângulo em relação ao plano principal do material. A colher se move através do material geralmente na direção do fluxo de material e a uma velocidade ligeiramente maior do que a do fluxo e, em virtude de seu eixo de rotação inclinado, possui componentes de movimento tanto vertical quanto transversalmente ao material. Após deixar o material, a colher é então girada para um ponto de coleta de amostra acima e transversalmente ao lado do material, onde a amostra é depositada em um recipiente.

[0011] Em US4133210A, a coleta é realizada sempre no mesmo ponto em relação à transversal da correia transportadora. Ainda, o dispositivo de US4133210A armazena a amostra coletada em um recipiente e não há qualquer controle de excedente de pelotas coletadas ou descarte automatizado.

[0012] A patente CN202092914U revela um dispositivo de teste de resistência à compressão de pelotas, que compreende uma base horizontal provida de uma balança eletrônica. A balança eletrônica é fornecida com um novo anel de fixação da pelota. A base horizontal é ainda fornecida com um braço de suporte de barra compressiva, uma manga de barra compressiva disposta acima do anel de fixação de pelota é fixada no braço de suporte de barra de compressão e uma haste de ligação de cabeça compressiva capaz de se mover verticalmente e se alinhar com o centro do anel de fixação de pelota é colocado na manga da barra de compressão. A extremidade superior da haste de ligação da cabeça de compressão é fornecida com um ponteiro, o braço de suporte da barra de compressão é fornecido com uma haste de medição combinada com o ponteiro, a extremidade inferior da haste de ligação da cabeça de compressão é fornecida com uma cabeça de compressão de pelota, e a haste de ligação da cabeça de compressão na extremidade superior da cabeça de compressão de pelota é fornecida com um manípulo de operação.

[0013] Vale destacar que o dispositivo de teste apresentado em CN202092914U realiza os testes das amostras manualmente e individualmente. Desta forma, o dispositivo de CN202092914U não permite conhecer de forma fidedigna as características do leito de pelotas.

[0014] O documento WO2020094211A1descreve um dispositivo para controlar a qualidade da pelota na produção de minério de ferro. Tal planta tem pelo menos um misturador para misturar água, aglutinante e partículas de minério de ferro em uma mistura e um dispositivo de pelotização para peletizar a mistura em pelotas. O dispositivo também contém uma unidade de amostragem que ramifica parte da mistura. Esta unidade de amostragem é disposta de forma que a mistura passe por ela ou através dela durante a operação, antes de ser enviada para as caixas e discos de bolas. Além disso, o dispositivo também contém um dispositivo de coleta e formação de amostra para produzir um grânulo da parte ramificada da mistura e um dispositivo de teste, particularmente um dispositivo de teste de pressão para realizar um teste de pressão registrando deformação e força de carga.

[0015] O dispositivo descrito em WO2020094211A1 também realiza os testes das amostras individualmente. Além disto, este dispositivo realiza os testes com protótipos de pelotas da linha de produção.

[0016] A patente GB1505827A descreve um aparelho para analisar um pó compreendendo um membro de corpo fixo, uma matriz formadora de pelotas montada de forma móvel no membro de corpo, meios para mover a matriz entre a primeira e a segunda posições no membro de corpo, uma placa de pressão localizável acima da matriz na primeira posição do mesmo, meios para alimentar uma quantidade do pó na matriz, meios para prender a placa de pressão contra a matriz, meios para compactar a quantidade de pó em um grânulo dentro da matriz contra a placa de pressão, montagens resilientes para a placa de pressão e a matriz permitindo movimento axial relativo limitado entre eles após o aperto e compactação, uma cabeça analisadora transportada no membro do corpo na segunda posição da matriz, em que uma análise da pelota pode ser feita na segunda posição da matriz e meios operáveis entre a segunda e a primeira posição da matriz para descartar a pelota conforme a matriz é movida da segunda para a primeira posição.

[0017] O aparelho apresentado em GB1505827A também realiza os testes das amostras individualmente. Além disto, este dispositivo realiza os testes com protótipos de pelotas da linha de produção.

[0018] O documento US2021208039A1 descreve um aparelho para uso no teste das características de esmagamento a granel de materiais granulares. O aparelho é construído de tal maneira que a abertura e o fechamento possam ser conduzidos sem requisitos complexos de ligação e desconexão. O aparelho pode ser usado em combinação com uma máquina de teste universal equipada com placas de teste de compressão e uma célula de carga capaz de medir a força na direção vertical.

[0019] O aparelho apresentado em US2021208039A1 deve se necessariamente acoplado com uma máquina de ensaio universal de impacto, que necessita de um ambiente completamente estático e calibrado na posição horizontal.

[0020] Embora existam dispositivos para coleta e análise de amostras de material à granel conhecidos a partir da técnica anterior, não há dispositivos configurados para operarem de forma integrada automaticamente, em que o amostrador é capaz de coletar amostras de pelotas verdes em diferentes pontos transversais da correia transportadora, classificar as amostras obtidas, retornando o excedente à correia transportadora e entregando o material classificado ao analisador que, por sua vez, realiza testes à granel in loco e é capaz de fornecer dados suficientemente fiéis sobre o leito de pelotas.

[0021] Os dispositivos e sistemas ora apresentados buscam solucionar os desafios de coletar pelotas verdes de forma segura, sem colocar operadores em risco e analisar as pelotas verdes de forma rápida, frequente e próximo à linha de produção.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

[0022] Tendo em vista os aspectos e os problemas apresentados no estado da técnica atual, e no propósito de superá-los, foi desenvolvido um novo e inédito amostrador modular de pelotas verdes.Foi desenvolvido também um analisador de amostras configurado para ser acoplado ao amostrador modular. O amostrador modular e o analisador desenvolvidos formam também um novo e inédito sistema de coleta e análise de amostras.

[0023] O amostrador modular de pelotas verdes objeto da presente invenção é configurado para coletar amostras de pelotas verdes a partir de um leito de pelotas sobre uma correia transportadora a partir de cima. O amostrador da presente invenção é suportado por uma estrutura que permite movimento transversal do mesmo em relação à correia transportadora. Esse dispositivo compreende um coletor móvel, um chassi e trilhos configurados para suportar e guiar o coletor móvel durante o deslocamento entre o chassi e o leito de pelotas. O chassi do amostrador modular da presente invenção compreende ainda um sistema de classificação configurado para receber pelotas a partir do coletor, classificar as pelotas, em que um material rejeitado retorna para a correia transportadora, e um material classificado é entregue para análise.

[0024] Um segundo objeto da presente invenção trata de um analisador de amostras de pelotas verdes configurado para ser acoplado ao amostrador modular da presente invenção. O analisador de amostras desenvolvido compreende uma estrutura rígida, um sistema de acionamento, um sistema de transmissão de força, um receptáculo configurado para receber uma amostra de pelotas a ser testada, um pistão configurado para ser acionado pelo sistema de transmissão de força e para comprimir a amostra de pelotas no interior do receptáculo por meio de um movimento vertical para baixo, e um alçapão inferior localizado abaixo do receptáculo (55) e configurado para descartar a amostra após a análise de volta à correia transportadora, sem geração de resíduo externo à linha.

[0025] Também é um objeto da presente invençãoum sistema de coleta e análise de pelotas verdes que compreende um amostrador modular de pelotas verdes como apresentado pela presente invenção e um analisador de amostras acoplado ao amostrador modular. O sistema da presente invenção é tal que as amostras coletadas pelo amostrador modular são analisadas pelo analisador de amostras.

DESCRIÇÃO DAS FIGURAS

[0026] O dispositivo de acordo com a presente invenção é adicionalmente explicado por meio dos desenhos anexos, nos quais:

[0027] A figura 1 mostra uma vista posterior do amostrador modular objeto da presente invenção.

[0028] A figura 2 mostra uma vista lateral do amostrador modular objeto da presente invenção.

[0029] A figura 3 ilustra o coletor do amostrador modular objeto da presente invenção.

[0030] A figura 4 mostra uma vista frontal do analisador objeto da presente invenção.

[0031] A figura 5 apresenta uma vista inferior do analisador objeto da presente invenção.

[0032] A figura 6 ilustra uma vista frontal de uma configuração possível do sistema de coleta e análise de pelotas verdes objeto da presente invenção.

DESCRIÇÃO DETALHADA

[0033] Esta seção apresenta detalhadamente a solução proposta pela presente invenção, referenciando-se às figuras descritas na seção anterior.

[0034] De acordo com as figuras 1 e 2 apresentadas, um primeiro aspecto da presente invenção trata de um amostrador modular de pelotas verdes 10 que é configurado para coletar amostras de pelotas verdes a partir de um leito de pelotas 11 de uma correia transportadora 12 a partir de cima, em que a correia transportadora 12 é uma correia transportadora 12 localizada imediatamente antes de um forno de secagem e queima das pelotas verdes.

[0035] Em uma configuração preferencial, o amostrador 10 da presente invenção é suportado por uma estrutura 13 que permite movimento transversal do amostrador 10 em relação à correia transportadora 12.

[0036] O amostrador 10 objeto da presente invenção compreende um coletor móvel 20 responsável pela efetiva coleta da amostra a partir do leito de pelotas 11, um chassi 30 configurado para receber as amostras coletadas pelo coletor 20, trilhos 40 configurados para suportar e guiar o coletor 20 durante deslocamento entre o chassi 30 e o leito de pelotas 11.

[0037] Em uma configuração preferencial, o coletor 20 do amostrador modular 10 coleta as amostras das pelotas verdes em uma direção longitudinal e em sentido contrário ao movimento da correia transportadora 12.

[0038] Para realizar a coleta das amostras, o coletor 20 se desloca a partir do chassi 30 em direção ao leito de pelotas 11. O coletor 20 é suportado e guiado pelos trilhos 40, que são paralelos e, em uma configuração preferencial, são inclinados. Após um tempo predeterminado, o coletor 20 inicia um movimento de retorno a partir do leito de pelotas 11 em direção ao chassi 30.

[0039] O coletor 20, mostrado em detalhe na figura 3, é um dispositivo contido no amostrador 10 que de fato entra em contato com o leito de pelotas 11 e executa a coleta da amostra. O fator mais relevante no projeto do coletor 20 é a integridade das pelotas. Assim, o primeiro ponto de atenção de projeto é o formato de um fundo 21 do coletor 20, que preferencialmente possui forma de rampa, a fim de se evitar o acúmulo de pelotas na entrada.

[0040] Desta forma, o fundo 21 do coletor 20 do amostrador modular 10 apresenta um ângulo α com a horizontal e um ângulo de ataque β.

[0041] O ângulo α é definido pela tangente entre a velocidade da correia transportadora 12 e a velocidade de descida do coletor 20 (a velocidade de subida é a mesma que a de descida para um funcionamento mais homogêneo do coletor).

[0042] A velocidade da correia transportadora 12 pode variar, porém, em geral, se mantem uniforme, podendo-se tomar esta velocidade como primeiro parâmetro na definição do ângulo α.

[0043] O segundo parâmetro considerado é a velocidade de descida do coletor 20, com a primeira limitação desta sendo a capacidade mecânica do mecanismo de atuação. Quanto maior a velocidade de descida do coletor 20, maior é o ângulo α necessário.

[0044] Outros fatores também devem ser analisados de forma a se definir qual é a velocidade de descida do coletor 20 e o ângulo α. Esses fatores são o ângulo de ataque β do coletor 20, o tempo de permanência no leito de pelotas 11 e a quantidade de pelotas coletadas.

[0045] O ângulo de ataque β define o quão grande será o esforço aplicado nas pelotas que entrarão em contato primeiramente com o coletor 20. Quanto maior o ângulo de ataque β, maiores serão os esforços nas pelotas.

[0046] O tempo de permanência é proporcional à extensão do rastro deixado pelo coletor 20 no leitode pelotas 11, sendo diretamente relacionado à velocidade de descida do coletor 20 e ao ângulo de ataque β. Quanto maior a velocidade de descida, menor é o tempo de permanência no leito de pelotas 11, porém, maiores os esforços exercidos no leito de pelotas 11 pelo coletor 20.

[0047] A quantidade de pelotas coletadas está correlacionada com a diferença entre o ângulo β e o ângulo α e pela largura do coletor 20. Quanto maior a diferença β - α, maior a quantidade de pelotas coletadas. Quanto menor a largura do coletor 20, maior deve ser a diferença necessária entre α e β para coletar uma quantidade adequada de pelotas e menor é o rastro deixado no leito de pelotas 11.

[0048] Valores mais baixos de velocidade de descida do coletor 20 apresentam as seguintes vantagens:
• exigem sistemas de acionamento menos potentes;
• requerem menores ângulos α e β;
• geram menos dano no leito de pelotas (menor esforço sobre as pelotas);
• geram menos dado às pelotas coletadas.

[0049] Já mais altos valores de velocidade de descida do coletor 20 promovem as seguintes vantagens:
• menor tempo de permanência do coletor no leito de pelotas;
• menor rastro gerado no leito;
• menor quantidade de pelotas afetadas (porém sofrendo maior esforço);
• menor largura do coletor.

[0050] Por fim, um fator adicional a se considerar é a possível variação da velocidade da correia 12. Como os ângulos α e β do coletor 20 são fixos, a definição de uma velocidade muito alta ou muito baixa limita adaptações para se adequar a tal mudança.

[0051] Desta forma, em uma configuração preferencial, para permitir versatilidade em caso de variação da velocidade da correia transportadora 12, o ângulo α com a horizontal é de 15º. E, em uma configuração preferencial adicional, o ângulo de ataque β é de 25º, que permite a coleta da quantidade necessária de pelotas e que o coletor 20 tenha dimensões reduzidas.

[0052] O principal requisito do amostrador é a modularidade. Assim, o chassi 30 desenvolvido é capaz de acomodar diferentes tipos de coletor 20.

[0053] Além do coletor 20, o chassi 30 acopla um sistema de classificação 60 integrado ao coletor 20.

[0054] Desta forma, após o retorno do coletor 20 ao chassi 30, as pelotas são encaminhadas ao sistema de classificação 60.

[0055] O sistema de classificação 60 é configurado para receber pelotas a partir do coletor 20 e classificar as pelotas. Um material rejeitado pelo sistema de classificação 60 retorna para a correia transportadora 12, e um material classificado é entregue para análise.

[0056] Em uma configuração preferencial, o chassi 30 do amostrador modular 10 é capaz de ser acoplado a um analisador.

[0057] Com exceção do coletor 20, todos os sistemas mecânicos estão protegidos dentro do chassi 30, que é localizado acima da correia transportadora 12, fazendo com que seu funcionamento não gere nenhum risco à segurança e evite mau funcionamento devido à exposição à potencial sujidade do ambiente fabril.

[0058] Além da velocidade, a altura do leito de pelotas 11 também é avaliada, já que, alterações no volume de produção de pelotas geram uma alteração na altura do leito de pelotas 11. Para compensar tal fato, sensores(não mostrados) podem identificar a altura do leito de pelotas 11 e coordenar a profundidade de penetração. Desta maneira a coleta se mantem representativa.

[0059] Opcionalmente, um sistema de controle é provido para controlar o acionamento de cada elemento do amostrador modular 10 de forma integrada e automatizada.

[0060] De maneira geral, o amostrador modular 10 objeto da presente invenção consegue atender aos seguintes requisitos:
• a amostra coletada é substancialmente representativa da população presente na correia transportadora 12, ou seja, as pelotas coletadas devem apresentar-se íntegras para análise (sem danos ou deformações gerados durante a operação de coleta);
• a amostra coletada é substancialmente representativa de todos os discos de pelotamento da linha de produção, não contendo viés ou exclusão do material produzido por algum disco;
• o amostrador 10 não gera dano significativo às pelotas que não forem coletadas, mas que interajam direta ou indiretamente com a operação de coleta;
• o amostrador 10 não atrapalha substancialmente o funcionamento ou manutenção de equipamentos adjacentes;
• o amostrador 10 não gera riscos à saúde/segurança de pessoas na usina, assim como qualquer dano a equipamentos ou infraestrutura adjacentes;
• a manutenção do amostrador 10 não implica na necessidade de parada da usina;
• o amostrador 10 realiza a coleta das pelotas de forma automatizada (sem interferência humana);
• todo material coletado que não for utilizado para a análise e/ou todo resíduo proveniente da análise é descartado na própria correia transportadora 12, não sendo gerado descarte externo à linha de produção;
• o amostrador 10 apresenta compatibilidade com sistemas de automação, controle e monitoramento, para possibilitar sua total integração aos mesmos;
• o amostrador 10 é robusto de modo a suportar as condições ambientais agressivas da planta, uma vez que esta apresenta elevado grau de sujidade (poeira fina de minério de ferro), que pode implicar em travamento de mecanismos e deposição sobre sensores, resultando no mau funcionamento ou interrupção da operação desse dispositivo;
• o amostrador 10 é mecanicamente simples, para possibilitar sua fácil construção, montagem, manutenção, replicabilidade e, se necessário, upgrade.

[0061] Em um segundo aspecto da presente invenção, ilustrado nas figuras 4 e 5, é apresentado um analisador de amostras de pelotas verdes 50 configurado para ser acoplado a um amostrador modular 10 como descrito pelo primeiro aspecto da presente invenção. Mais especificamente, o analisador 50 é um analisador capaz de executar testes de resistência à compressão a granel de pelotas verdes. O ensaio a granel permite uma análise representativa do leito de pelotas 11.

[0062] Em uma configuração preferencial, o analisador de amostras 50 compreende uma estrutura rígida 51, um sistema de acionamento 52, um sistema de transmissão de força, um receptáculo 54 configurado para receber uma amostra de pelotas a ser testada, um pistão 53 configurado para ser acionado pelo sistema de transmissão de força e para comprimir a amostra de pelotas no interior do receptáculo 54 por meio de um movimento vertical para baixo, e um alçapão inferior 55 localizado abaixo do receptáculo 54 e configurado para descartar a amostra após a análise.

[0063] A estrutura rígida 51 do analisador 50 é composta por uma pluralidade de pilares uma base 64 e um topo 65. Preferencialmente, a pluralidade de pilares compreende três pilares 61, 62, 63.

[0064] O sistema de acionamento 52 do analisador 50 compreende, preferencialmente, um motor de passo elétrico.Este tipo de motor é compacto, de simples controle eletrônico e permite integração simplificada com o dispositivo desenvolvido.

[0065] Em uma configuração preferencial, o sistema de transmissão de força do analisador 50 compreende um conjunto de engrenagens de redução 66 e parafusos sem fim 67. Estes elementos atuam tanto com uma função estrutural, como na transferência de força para a realização do teste.

[0066] Após a coleta realizada pelo amostrador 10, as pelotas são entregues ao analisador 50. As pelotas são encaminhadas ao receptáculo 54 até preencherem o receptáculo 54 a um nível predeterminado. Quando o nível é alcançado, o analisador 50 para de receber mais pelotas.

[0067] Em uma configuração preferencial, o analisador 50 da presente invenção pode incluirsensores configurados para garantir uma altura de pelotas no interior do receptáculo 54. Os sensores indicam o momento exato em que a alimentação de pelotas ao receptáculo 54 deve ser interrompida e que o teste deve ser iniciado.

[0068] Conforme afirmado anteriormente, o ensaio a granel permite uma análise representativa do leito de pelotas 11. Preferencialmente, a altura de pelotas no interior do receptáculo 54 é um terço de uma altura de um leito de pelotas 11. Desta maneira, os dois terços restantes serão simulados através da carga do pistão 53. Esse procedimento permite traçar a deformação em uma camada inferior do leito de pelotas 11, devido ao seu próprio peso, permitindose entender como as pelotas se comportam em conjunto. O comportamento em conjunto é mais representativo pois ele simula como as pelotas estão dispostas e como interagem entre si na correia transportadora 12 e no interior do forno.

[0069] Após o atingimento do nível no receptáculo 54, o pistão 53 comprime as pelotas no interior do receptáculo 54 de acordo com parâmetros programados.

[0070] Tendo realizado o teste no analisador 50, os resíduos são descartados através da abertura do alçapão inferior 55, liberando as pelotas em queda livre sobre a correia transportadora 12.

[0071] O sistema de controle do analisador 50 é desenvolvido de forma que seja integrado com o amostrador 10. O sistema de controle é fundamental para preservar a representatividade das amostras, assim como a integridade dos dispositivos.

[0072] Todos os dados gerados pelo analisador 50 são armazenados em formato adequado para integração com o sistema de cada planta especifica, permitindo uma integração rápida e simples. Isso só é possível pelo sistema ser feito sob medida para cada cliente, mesmo mantendo um padrão que permita fácil intercambialidade.

[0073] Uma configuração possível trata da apresentação direta de dados ao operador. Nesta opção, é possível que os dados sejam acompanhados de indicadores dos valores ideais, para fácil entendimento e interpretação.

[0074] Uma outra configuração possível trata ainda da integração do sistema com um software de otimização, o que permite ação totalmente autônoma.

[0075] Em uma configuração adicional, o analisador 50 pode ser utilizado como um receptáculo para transporte das pelotas até um lugar seguro para a coleta por um operador, como, por exemplo, ao lado da linha de pelotização (ver figura 6). Após a requisição do operador, o sistema de controle inicia o processo de coleta. Todo o processo ocorre normalmente, porém, após o preenchimento do receptáculo 54, o pistão 53 não realiza o teste. Em vez disso, o amostrador 10 se desloca até uma região segura fora da linha de processo e, com procedimentos de segurança feitos, o operador pode posicionar um receptáculo abaixo do alçapão inferior 55, que se abrirá, permitindo a queda das pelotas e sua coleta pelo operador. Após esse procedimento, o alçapão inferior 55 se fecha e o amostrador 10 volta à operação normal.

[0076] De maneira geral, o analisador 50 objeto da presente invenção consegue atender aos seguintes requisitos:
• ser compacto o suficiente para poder ser acoplado ao amostrador 10;
• ser resistente o suficiente para trabalhar no ambiente agressivo da planta de pelotização;
• realizar os ensaios de caracterização de pelotas de maneira automatizada;
• realizar a disposição dos rejeitos dos ensaios sobre a correia transportadora 12 de maneira automatizada;
• comportar materiais de diferentes distribuições granulométricas;
• permitir uma fácil integração de controle com o amostrador 10;
• permitir a coleta de pelotas não ensaiadas, ou seja, o analisador 50 deve também servir como um receptáculo para as pelotas serem coletadas por um operador, caso seja necessário realizar outros tipos de ensaios fora do analisador 50;
• realizar um teste representativo das pelotas e do leito de pelotas 11 na linha de produção;
• fornecer dados de modo que possam ser processados facilmente por um software.

[0077] Em um terceiro aspecto da presente invenção é fornecido um sistema de coleta e análise de pelotas verdes, mostrado na figura 6, que compreende um amostrador modular de pelotas verdes como no primeiro aspecto da presente invenção, e um analisador de amostras acoplado ao amostrador modular. Em uma configuração preferencial, as amostras coletadas pelo amostrador modular são analisadas pelo analisador de amostrasin loco.

[0078] O sistema desenvolvido pela presente invenção possibilita coletar, amostrar, analisar e descartar o material de maneira autônoma. O acoplamento do amostrador 10 e do analisador 50 tem como destaques:
• a possibilidade de um sistema mecânico integrado, no qual a coleta e a análise são coordenadas em conjunto, a fim de se promover uma análise mais representativa. Essa aproximação elimina de maneira inovadora um dos problemas mais significativos da análise de amostras: o transporte entre o coletor e a célula de análise. Na operação padrão de coleta seguida de análise, o transporte das pelotas no percurso entre a linha (coleta) e o laboratório (análise) causa danos químicos (perda de umidade), físicos (como aglomeração de pelotas e/ou desintegração das camadas externas das pelotas pela abrasão com o recipiente por tempo prolongado) e mecânicos (deformação, micro-trincas e fratura);
• a possibilidade de um sistema de controle único, permitindo que haja um efeito cascata de processos em sincronia recíproca: a amostragem só acontecerá se a peneira classificatória estiver livre. Por sua vez, a peneira só iniciará seu processo de classificação se o analisador 50 também estiver livre. Essa integração evita que ocorram gargalos nas operações citadas, e que amostras coletadas se acumulem na espera para serem analisadas (o que poderia gerar modificações de suas propriedades, como por exemplo, perda de umidade, e afetar a representatividade dos ensaios);
• o descarte do resíduo da análise (pelotas fraturadas e deformadas) é outro fator importante, já que o trânsito de material dentro da planta não é ideal. Outro ponto é que o material pode se espalhar em vários pontos da planta que não foram preparados para lidar com ele. Saúde e segurança também devem ser levados em consideração, já que o material pode gerar riscos a operadores na planta;
• o tempo entre amostragens/análises consecutivas cai consideravelmente com a unificação proporcionada pelo presente sistema. O menor intervalo ainda permite uma amostragem mais fina e melhor monitoramento e controle do processo;
• a união de amostrador e analisador também permite o armazenamento dos dados de amostra e coleta em um mesmo banco, o que facilita a indexação de dados e correlação com parâmetros da planta;
• por fim, do ponto de vista de manutenção, a união entre amostrador e analisador facilita a programação e operação de manutenção conjunta de ambos, evitando paradas duplicadas de manutenção individual. De mesmo modo, o acoplamento facilita muito a calibração do equipamento, que, por ser compacto e integrado, torna os ajustes mais rápidos e com feedback instantâneo.

[0079] Os dispositivos e sistema aqui descritos, objetos da presente patente de invenção, podem ter a construção de seus elementos básicos constituintes em diferentes tecnologias, bem como diferentes configurações acessórias conforme as características, tiposde instalações e necessidades dos usuários; logicamente alterações podem ser feitas nos dispositivos e sistema sem a perda da inovação aqui apresentada

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Claims (13)

1. Amostrador modular de pelotas verdes (10), caracterizado pelo fato de que o amostrador (10) é configurado para coletar amostras de pelotas verdes a partir de um leito de pelotas (11) sobre uma correia transportadora (12) a partir de cima, o amostrador (10) sendo suportado por uma estrutura (13) que permite movimento transversal do mesmo em relação à correia transportadora (12), o amostrador (10) compreendendo: um coletor (20) móvel; um chassi (30); trilhos (40) configurados para suportar e guiar o coletor (20) durante deslocamento entre o chassi (30) e o leito de pelotas (11); em que o chassi (30) compreende um sistema de classificação (60) configurado para receber pelotas a partir do coletor (20), classificar as pelotas, em que um material rejeitado retorna para a correia transportadora (12), e um material classificado é entregue para análise.
2. Amostrador modular (10), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o coletor (20) coleta as amostras das pelotas verdes em uma direção longitudinal e em sentido contrário ao movimento da correia transportadora (12).
3. Amostrador modular (10), de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que um fundo (21) do coletor (20) apresenta um ângulo (α) com a horizontal e um ângulo de ataque (β).
4. Amostrador modular (10), de acordo com a reivindicação 3, caracterizadopelo fato de que o ângulo (α) é de 15º.
5. Amostrador modular (10), de acordo com a reivindicação 3 ou 4, caracterizado pelo fato de que o ângulo de ataque (β) é 25º.
6. Amostrador modular (10), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado pelo fato de que o chassi (30) é capaz de ser acoplado a um sistema analisador.
7. Analisador de amostras de pelotas verdes (50), configurado para ser acoplado a um amostrador modular (10), como definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 6, o analisador de amostras (50) caracterizado pelo fato de que compreende: uma estrutura rígida (51); um sistema de acionamento (52); um sistema de transmissão de força; um receptáculo (54) configurado para receber uma amostra de pelotas a ser testada; um pistão (53) configurado para ser acionado pelo sistema de transmissão de força e para comprimir a amostra de pelotas no interior do receptáculo (54) por meio de um movimento vertical para baixo; um alçapão inferior (55) localizado abaixo do receptáculo (54) e configurado para descartar a amostra após a análise.
8. Analisador (50), de acordo com a reivindicação 7, caracterizadopelo fato de que a estrutura rígida (51) é composta por três pilares (61, 62, 63), uma base (64) e um topo (65).
9. Analisador (50), de acordo com a reivindicação 7 ou 8, caracterizadopelo fato de que o sistema de acionamento (52) compreende um motor de passo elétrico.
10. Analisador (50), de acordo com qualquer uma das reivindicações 7 a 9, caracterizado pelo fato de que o sistema de transmissão de força compreende um conjunto de engrenagens de redução (66) e parafusos sem fim (67).
11. Analisador (50), de acordo com qualquer uma das reivindicações 7 a 10, caracterizado pelo fato de que compreende ainda sensores configurados para garantir uma altura de pelotas no interior do receptáculo (54).
12. Analisador (50), de acordo com a reivindicação 11, caracterizadopelo fato de que a altura de pelotas no interior do receptáculo(54) é um terço de uma altura de um leito de pelotas(11).
13. Sistema de coleta e análise de pelotas verdes, caracterizado pelo fato de que compreende: um amostrador modular (10), como definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 6; e, um analisador de amostras (50), como definido em qualquer uma das reivindicações 7 a 11, acoplado ao amostrador modular (10); em que amostras coletadas pelo amostrador modular (10) são analisadas in loco pelo analisador de amostras(50).

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