PT101363B - Aparelho e metodo proprios para o controlo optimo da corrente de escoamento inferior para centrifugadores do tipo daquelas que se acham equipadas com injectores - Google Patents
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Description
APARELHO E MÉTODO PRÓPRIOS PARA O CONTROLO ÓPTIMO DA CORRENTE DE ESCOAMENTO INFERIOR PARA CENTRIFUGADORAS DO TIPO DAQUELAS QUE SE ACHAM EQUIPADAS COM INJECTORESJ'
O presente invento diz respeito a máquinas de separação centrífuga, do tipo daquelas que se acham equipadas com um disco de injectores, que produzem efluentes constituídos por uma corrente de escoamento superior e uma corrente de escoamento inferior no seio da qual se acham concentrados sólidos. Mais particularmente, o invento diz respeito a um método e a um aparelho novos que são próprios para controlar o nível desejado de sólidos no seio dos efluentes líquidos da corrente de escoamento superior por meio da regulação do caudal na conduta de recirculação da corrente de escoamento inferior.
ANTECEDENTES DO INVENTO
Nos separadores centrífugos do tipo daqueles que se acham equipados com um disco de injectores, conhecidos pela designação de centrifugadoras equipadas com um disco de injectores, a corrente de escoamento inferior separada é descarregada através de uns injectores que se acham dispostos na zona da periferia exterior da câmara de separação da centrifugadora. A centrifugadora efectua a separação de uma suspensão, ou pasta fluida, de alimentação separando-a em duas fracções, uma fracção constituída por uma suspensão pesada descarregada através dos injectores que é designada por fracção de fluxo inferior ou concentrado e que é fornecida pelos injectores, e por uma fracção leve ou líquido separado que é fornecida a partir da câmara de escoamento superior na zona da extremidade superior de uma máquina. O conteúdo líquido da corrente de escoamento superior vai constituir o produto desejado e o seu conteúdo em sólidos deve ser regulado de uma forma cuidadosa. Parte da fracção da corrente de circulação inferior é recirculada através da câmara de separação, sendo essa recirculação feita a um regime controlável e por introdução através da extremidade inferior da câmara do rotor. Durante o uso de tais separadores é muitas vezes necessário controlar o conteúdo de sólidos da corrente de escoamento inferior de descarga mediante tal recirculação através da câmara de separação. A utilização comum da recirculação da corrente de escoamento inferior é usada nos casos em que a alimentação da centrifugadora é feita com um produto com um baixo conteúdo de sólidos, e o resultado desejado é uma elevada concentração de sólidos na suspensão, ou pasta fluida, da corrente de escoamento inferior. Nestes casos é necessário fazer-se um controlo rigoroso quando a alimentação da centrifugadora sofrer alterações ou quando a corrente de escoamento inferior contiver uma concentração de sólidos demasiado elevada capaz de provocar a obstrução dos injectores de descarga.
Uma solução para o problema consistia no controlo da concentração da corrente de escoamento inferior das centrifugadoras de injectores, descrito na patente U.S. No. 4.505.697, concedida a Lee et al em 1985. O sistema anterior utiliza meios próprios para regular a quantidade de recirculação em resposta a um aumento da viscosidade da corrente de escoamento inferior. Mais particularmente, a corrente de escoamento inferior contendo uma determinada concentração de sólidos irá apresentar uma determinada viscosidade quando circula através do sistema de condutas, e mantendo uma viscosidade constante a corrente de escoamento inferior irá manter-se com um caudal de valor fixo. À medida que aumenta o conteúdo de sólidos, a viscosidade aumentada resultante da corrente de escoamento inferior irá fazer com que esta vá circular a um caudal de valor reduzido através do sistema de condutas, indo deste modo reduzir-se a quantidade da corrente de escoamento inferior recirculada através da centrifugadora e ser compensando o aumento de
viscosidade. Deste modo,o dispositivo característico da técnica anterior mantém a concentração de sólidos na corrente de escoamento inferior com um valor substancialmente constante.
Esta solução destinava-se a conseguir uma concentração constante na corrente de escoamento inferior, enquanto que o aparelho do controlo do escoamento inferior que incorpora o presente invento consegue um controlo óptimo para uma centrifugadora equipada com discos e injectores. Este mecanismo de controlo óptimo da corrente de escoamento inferior vai regular o volume do escoamento de recirculação e por conseguinte o escoamento inferior para distintas situações de concentração da corrente de escoamento inferior e de alimentação.
Na patente U.S. No. 4.162.760, concedida a Hill em 1979, encontra-se descrito outro sistema característico da técnica anterior próprio para controlar a corrente de escoamento inferior de centrifugadoras equipadas com injectores. 0 sistema manual utiliza um colector de cabeça regulável para recirculação com uma válvula regulável do tipo de anel toroidal. O dispositivo não é sensível à viscosidade nem ao escoamento nem faz qualquer tentativa no sentido de criar ou manter uma concentração óptima de sólidos na corrente de escoamento inferior em virtude da alteração das concentrações de sólidos na corrente de escoamento inferior e dos volumes de alimentação.
Nos processos reais são utilizadas concentrações na corrente de alimentação que variam constantemente e, por conseguinte, o ponto óptimo de trabalho com a corrente de escoamento inferior irá variar com cada alteração. É necessário efectuar-se um controlo do processo a fim de se conseguir manter a concentração óptima no seio da corrente de escoamento inferior. Os dispositivos característicos da técnica anterior, incluindo os dois previamente
identificados, não são capazes de efectuar o controlo da centrifugadora no sentido óptimo. Os dois tipos gerais de controlos de tratamento em disco de bicos injectores identificados são o controlo de válvula manual (não automático) e o controlo da corrente de escoamento inferior de maneira que esta apresente um valor constante. Estes dois conceitos encontram-se representados na Figura 1. Na situação de controlo manual, a corrente de recirculação é regulada para um determinado caudal através da fixação manual de uma válvula de comando manual. Quando se fixa o valor do caudal de recirculação, qualquer alteração do conteúdo de sólidos na corrente de alimentação irá fazer variar a concentração de sólidos na corrente de escoamento inferior. Este fenómeno encontra-se ilustrado através da linha N-N' que se acha representada na Figura 1. No caso de se efectuar uma regulação inicial da válvula U2 que é o ponto óptimo para a alimentação F2, então qualquer alteração da concentração de sólidos na corrente de alimentação irá fazer com que o funcionamento vá deixar de se fazer em condições de rendimento óptimo. A consequência lógica da ausência de controlo será a de que a corrente de escoamento superior irá, num determinado ponto da curva de funcionamento, ultrapassar o valor limite de especificação para os sólidos. Em consequência disso, os operadores decidiram passar a trabalhar (sem controlo) no ponto ϋβ, conforme se acha representado na Figura 1. Este ponto não é o ponto óptimo para se conseguir obter uma alimentação F2, mas promove a criação de uma espécie de margem de segurança capaz de fazer com que a corrente de escoamento superior vá sempre cumprir com as especificações que se pretendem para o produto.
Na Fig. 1 encontra-se representada, através da linha C-C', o controlo constante da corrente de escoamento inferior. Este esquema de controlo é melhor do que uma ausência absoluta de controlo, no entanto ainda se acha muito longe das condições óptimas desejadas. O método pode ser melhorado se for utilizado em combinação com o anteriormente referido conceito de margem de segurança. Conforme foi anteriormente referido, Lee et al (4.505.697) faz referência a um exemplo de um dispositivo deste tipo. O dispositivo em questão não consegue cumprir com o objectivo desejado que seria o de efectuar um controlo capaz de fazer com que a corrente de escoamento inferior apresentasse um valor constante. As suas deficientes características de controlo encontram-se representadas na Figura 2 como Controlo da Corrente de Escoamento Inferior Induzido pela Viscosidade.
Um dos objectivos do presente invento consiste em obter-se um valor constante para a concentração de sólidos no seio da corrente de escoamento superior mediante a utilização de um sistema de controlo óptimo para as centrifugadoras equipadas com um disco de injectores que vá alterar de uma maneira eficaz a corrente de escoamento inferior para diferentes condições de alimentação assim como para alterações da concentração de sólidos na corrente de escoamento inferior.
RESUMO DO INVENTO encontra-se representado o esquema uma centrifugadora equipada com Para uma
Na Figura 2 óptimo de controlo para disco de injectores.
(F2) existe uma correspondente escoamento inferior, (U2), ções relativas aos sólidos mento superior. Os valores mais elevados da concentração concentração concentração cumprirá que presentes na com de de as um alimentação corrente de especificacorrente de escoada corrente de alimentação, como por exemplo o valor (F3) , exigem um valor inferior da concentração da escoamento inferior, neste caso o valor (U3), corrente de a fim de se conseguir obter a optimização do processo. De igual modo, as reduções da concentração da corrente de alimentação, como por exemplo o valor (Fl), exigem que a concentração da corrente de escoamento inferior passe a ter o valor (Ul).
Para todas as concentrações de corrente de alimentação existe um valor único da concentração da corrente de escoamento inferior que será aquela que irá permitir obter-se as condições óptimas do processo de tratamento. Estes pontos de funcionamento óptimo encontram-se ilustrados na Figura 2 sob a forma de uma linha recta com uma inclinação (~m). Na prática, a relação entre os valores dos caudais das correntes de escoamento inferior e de alimentação pode não ser linear, mas irá apresentar a forma geral da linha que se acha representada na Figura 2.
O controlo óptimo da corrente de escoamento inferior para uma centrifugadora equipada com um disco de injectores irá também cobrir os casos de funcionamento com um caudal de alimentação variável. Nesta situação, o controlo óptimo ainda irá ser feito de acordo com a inclinação negativa que se acha representada na linha de
Figura 2, apesar do valor real de (-m) ser ligeiramente diferente daquele que tinha no caso da situação em que o conteúdo sólidos era variável na corrente de alimentação.
O dispositivo de controlo óptimo da corrente de escoamento inferior consegue atingir os objectivos que foram anteriormente referidos graças à inserção de um módulo de controlo e de uma câmara de detecção na conduta de extracção da corrente de escoamento inferior com a finalidade de detectar alterações no caudal da corrente de alimentação e alterações no conteúdo de sólidos em suspensão na corrente de escoamento inferior. Estas alterações são detectadas em consequência de alterações verificadas no nível do líquido no interior da câmara de detecção graças à utilização de um sensor de pressão ou de nível. As alterações detectadas irão actuar sobre um um controlo de indicador de líquido que irá então alterar o caudal da corrente de escoamento que passa através da conduta de recirculação da corrente de escoamento inferior. O caudal irá ser regulado através da utilização de uma válvula de elevado grau de sensibilidade que se acha
Ί montada na conduta. Poderá ser utilizado qualquer tipo de concepção do módulo de controlo que seja capaz de manter o valor do ponto regulado na câmara de detecção a fim de controlar o comportamento óptimo da centrifugadora.
Na prática preferida do invento, foi prevista a existência de um sistema de válvula pneumática próprio para regular o caudal que circula através da conduta de recirculação da corrente de escoamento inferior. Deste modo, o valor da concentração de sólidos mantida no seio da corrente de escoamento inferior irá manter-se a um nível óptimo, a fim de impedir que os sólidos possam emigrar para a corrente de escoamento superior e darem lugar a uma escassa produção de efluentes líquidos.
Os meios de controlo óptimo da corrente de escoamento inferior incluem uma câmara de detecção e meios de interferência no escoamento que vão fazer com que se vá criar uma reserva de nível de líquido no interior da câmara de detecção. Além disso, foi prevista a existência de um sensor de nível que vigia a reserva de nível de líquido no interior da câmara e um controlo indicador de líquido próprio para detectar alterações do nível e para enviar sinais em consequência dessas mesmas alterações, os sinais vão fazer com que uma válvula que se acha montada na conduta de recirculação vá abrir ou fechar de maneira a controlar o escoamento que se faz através dessa mesma conduta indo assim promover um reajustamento e o restabelecimento do desejado valor da concentração de sólidos na corrente de extracção de escoamento inferior. Esta alteração irá controlar o conteúdo de sólidos na corrente de escoamento superior. Além disso, para efeitos de medição, entre a câmara de detecção e os meios de interferência no escoamento irá ser utilizado um deflector de nível fixo a fim de se promover a criação de um nível de líquido desejável e capaz de poder ser medido.
BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS
Nos desenhos, a Figura 1 é um gráfico que representa dois esquemas de controlo da corrente de escoamento inferior característicos da técnica anterior para centrifugadoras equipadas com um disco de injectores;
a Figura 2 é uma representação gráfica do controlo óptimo da centrifugadora de corrente de escoamento inferior;
a Figura 3 é uma vista em corte segundo um plano vertical de uma centrifugadora equipada com um disco de injectores que ilustra as correntes de tratamento entrando e saindo da centrifugadora;
a Figura 4 é um esquema geral do aparelho de controlo da corrente de escoamento inferior;
a Figura 5 é uma vista em corte transversal da câmara da centrifugadora equipada com placas adaptadoras da voluta o difusor de forma espiral;
a Figura 6 é uma vista em corte, tendo o corte sido feito segundo as linhas A-A da Figura 5;
a Figura 7 é uma vista em corte parcial e a escala aumentada da corrente de recirculação e da válvula de recirculação;
a Figura 8 é uma vista em corte da corrente de extracção e do módulo de controlo;
a Figura 9 é uma vista do dispositivo de interferência no escoamento, tendo o corte sido feito segundo a linha B-B;
a Figura 10 é uma representação gráfica ilustrativa dos níveis de líquido na câmara de detecção de controlo da corrente de escoamento inferior;
a Figura 11 é uma representação gráfica das linhas de funcionamento para separação em pilha numa centrifugadora de elevada capacidade;
a Figura 12 é uma representação gráfica do mecanismo de controlo de realimentação para a centrifugadora; e a Figura 13 é uma representação gráfica para dois módulos de controlo da corrente de escoamento inferior.
DESCRIÇÃO PORMENORIZADA DO MODELO DE REALIZAÇÃO PREFERENCIAL
Fazendo agora referência aos desenhos, e mais particularmente à Figura 3, vemos gue nela se acham representadas as correntes de tratamento de uma centrifugadora equipada com um disco de injectores. As centrifugadoras equipadas com um disco de injectores vão promover a separação da corrente de alimentação (20) numa corrente (22) de líquido de circulação ou escoamento superior, que é na sua maior parte constituída por líquido, e numa corrente (24) de líquido de escoamento inferior no seio da qual se acha contida a maior parte dos sólidos que entram juntamente com a corrente de alimentação. Os sólidos vão sair pela periferia da câmara através de injectores (26, 28) na corrente (24) de escoamento inferior e o regime de descarga da corrente de escoamento inferior é imutável face a todas as alterações do tratamento que se produzem durante o controlo dó processo da centrifugadora. Parte da descarga dos injectores irá ser novamente obriga a recircular (recirculação (30)) para dentro da câmara da centrifugadora, a fim de se poder efectuar o controlo dos sólidos em suspensão na corrente de escoamento inferior. Sempre que se desejar, pode
ser utilizada uma corrente (32) de lavagem destinada a reduzir a água-mãe que sai juntamente com a corrente (34) de extracção diluindo a concentração de sólidos solúveis no seio da corrente de recirculação (30).
Na Figura 4 encontra-se descrito o esquema geral do modelo de realização preferencial do invento. O sistema (30) de controlo do valor óptimo da corrente de escoamento inferior inclui uma câmara de detecção (40), um deflector (41) de regulação de nível, um módulo de controlo (42), uma válvula de extracção (44), uma válvula de recirculação (46), assim como um indicador de pressão (48). Além disso também se acham representadas a centrifugadora (50) equipada com um disco de injectores, a conduta de alimentação (52), a corrente (54) de escoamento superior, a conduta de extracção (56) e a conduta de recirculação (58). Também se acham igualmente representados o detector de nível (60) e o controlo (62) indicador de nível. Os efluentes que saem do separador sob a forma de uma corrente líquida de escoamento superior que circula através da conduta (54) e o material constitutivo da corrente de extracção de escoamento inferior que circula através da conduta (56) deverão apresentar um valor desejado de concentração de sólidos quando o dispositivo trabalha sob as desejadas condições óptimas normais de funcionamento. À medida que a corrente (56) de extracção circula para o módulo de controlo (42) , uma quantidade ajustada de líquido vai voltar novamente para dentro da câmara de detecção (40) e é medida pelo detector de nível (60). O valor estabelecido para o nível pode ser alterado através da regulação do deflector (41) de regulação de nível, a fim de se poder realizar alterações no nível de maneira a fazer com que este seja mais fácil de medir. Quando se registar uma variação do conteúdo de sólidos em suspensão no seio da corrente de escoamento inferior ou do caudal de alimentação, também se irá verificar uma variação o nível da reserva no interior da câmara de detecção (40). Esta alteração irá ser detectada pelo detector de nível (60)
e então o controlo (62) indicador de nível irá actuar no sentido de abrir ou fechar a válvula de recirculação (46) em resposta a essa alteração. Este esquema de controlo óptimo irá permitir que se efectue a regulação e irá fazer com que o conteúdo de sólidos no seio da corrente de escoamento inferior a ser obtido se vá manter com o valor desejado, controlando portanto a concentração de sólidos no seio da corrente de escoamento superior.
Na Figura 5 encontra-se ilustrada uma placa (70) adaptadora da voluta ou do difusor em forma de espiral, que pode ser colocada na corrente de escoamento inferior (72), na câmara da centrifugadora (sendo o sentido do escoamento representado mediante uma seta). A corrente de escoamento é representada antes da sua saída ou descarga, sendo também ilustrada a posição da placa (70) adaptadora da voluta. Quando sai da centrifugadora, a corrente (72) poderá arrastar consigo ar em grandes quantidades, o que irá dar origem à criação de problemas. A placa (70) adaptadora da voluta irá promover a criação de uma obturação capaz de fazer com que a quantidade de ar arrastado seja uma quantidade mínima.
A Figura 6 é uma vista em corte, tendo o corte sido feito segundo a linha A-A da Figura 5. A placa (80) adaptadora da voluta é representada com uma dimensão (D) que é ajustada com base no processo, a fim de impedir que se verifique um arrastamento de ar indesejável no seio da corrente de escoamento.
A Figura 7 é uma representação pormenorizada da válvula de recirculação que inclui o respectivo actuador pneumático (80), a haste (82) da válvula, o obturador (84) dá válvula e a sede (86) da válvula. Além disso encontram-se também representados a entrada (88) da corrente de recirculação, a saída (90) de recirculação, a entrada (92) da corrente de lavagem e a saída (94) da corrente de lavagem. A válvula (81) de recirculação vai actuar de acordo com as
instruções do controlo indicador de nível, a fim de limitar o caudal da corrente de recirculação e por conseguinte alterar o caudal de descarga da corrente de escoamento inferior.
A corrente (100) de extracção atravessa um módulo de controlo (102) (Figura 8) que é constituído por um conjunto de placas muito próximas umas às outras que se acham situadas no interior da conduta de extracção. As placas (110) estão alinhadas paralelamente umas às outras no interior da conduta de extracção (ver a Figura 9). O comprimento (101) do módulo de controlo depende das condições de processo e da centrifugadora. A pressão hidráulica, a montante do módulo de controlo, é a manifestação da interferência. Imediatamente a montante do módulo é colocada uma câmara de detecção (não representada), o que permite acumular um nível de líquido em resposta à pressão. A medição deste nível de líquido pode ser feita através de uns elementos detectores de pressão. A tubagem situada a jusante do módulo de controlo é uma tubagem não restritiva, de maneira que o nível de líquido no interior da câmara irá constituir uma medida fiável da queda de pressão através do módulo. Entre o módulo de controlo e a câmara de detecção é colocado um deflector (104) de regulação do nível (Figura 8) que é utilizado para que na câmara de detecção vá ser estabelecido um nível capaz de poder ser medido, a fim de que na referida câmara possam ser detectadas todas as alterações de nível do líquido.
nível do líquido no interior da câmara de detecção pode variar por dois motivos: (1) uma alteração no conteúdo de sólidos em suspensão no seio da corrente de escoamento inferior: um aumento do conteúdo de sólidos em suspensão irá dar lugar a um aumento do grau de viscosidade da corrente, o que irá fazer com que seja necessário um aumento do valor da queda de pressão, a fim de que o caudal da corrente de escoamento que passa através do módulo se
mantenha com o mesmo valor. 0 efeito oposto é aquele que se verifica no caso de haver uma diminuição do conteúdo de sólidos em suspensão no seio da corrente de escoamento inferior; (2) uma alteração no caudal de extracção (com um conteúdo de sólidos constante no seio da corrente de escoamento inferior): um caudal de valor mais elevado requer um nível mais elevado e um caudal de valor mais baixo requer um nível mais baixo.
Ambos os efeitos (1) e (2) anteriormente referidos se encontram ilustrados num gráfico que se acha representado na Figura 10. Os dados estão dispostos de maneira a que se representem linhas de nível de líquido constante no interior da câmara de detecção, em função da densidade em graus Baumé da corrente de escoamento inferior e do caudal da corrente de extracção. Para a criação deste gráfico foi utilizado como fluido um produto constituído por uma suspensão de fécula de milho em água. A densidade do fluido, medida em graus Baumé (Bé) é o parâmetro por meio do qual se efectua a medição do conteúdo de sólidos em suspensão para este material.
Na Figura 11 encontram-se representadas as linhas de funcionamento para a separação da fécula numa centrifugadora de grande capacidade equipada com um disco de injectores. Os sólidos que entram juntamente com a corrente de alimentação vão encontrar o seu caminho de saída na corrente de extracção: Além disso, os sólidos entram a um caudal predeterminado juntamente com a corrente de alimentação e, por conseguinte, vão sair da centrifugadora com o mesmo caudal na corrente de extracção. A relação entre o caudal da corrente de extracção e o conteúdo de sólidos na corrente de extracção é tal que o produto entre ambos irá apresentar um valor constante. Para se conseguir obter um funcionamento estável pode-se regular o valor do caudal de extracção, o que irá fazer com que a concentração de sólidos no seio da corrente de extracção se vá por si própria ajustar a esse
novo valor do caudal de extracção, a fim de fazer com que o equilíbrio mássico dos sólidos que abandonam a centrifugadora se mantenham com um valor constante. Esta relação é ilustrada, para valores de caudal variáveis, pelas linhas de funcionamento que se acham representadas na Figura 11. Também neste caso são utilizados graus Baumé para medir o conteúdo de sólidos em suspensão no seio das correntes do processo. Ambos os gráficos das Figuras 10 e 11 se conjugam para a obtenção da Figura 12 que descreve o esquema de controlo característico do presente invento. No caso do exemplo aqui apresentado, a alimentação inicial que é fornecida à centrifugadora tem uma densidade de 9 Bé (a 800 gpm, ou seja 3.637 1/min), com a densidade da corrente de escoamento inferior ajustada para um valor de 19 Bé. A partir da linha de funcionamento, o caudal de extracção tem um valor de 380 gpm (1.727 1/min) (representada pelo ponto 1) . A câmara de detecção regista um nível de líquido de
40,4 polegadas (102,5 cm).
Se a densidade da alimentação fosse alterada para um valor de 10 Bé, iria ser imposta uma nova linha de funcionamento na centrifugadora. A densidade da corrente de escoamento inferior expressa em graus Bé e o caudal de extracção irão ajustar-se por si próprios a novos valores a fim de se acomodarem às novas condições de funcionamento. Se o caudal de extracção se mantiver com um valor constante (no caso de não se realizar qualquer controlo sobre a corrente de escoamento inferior), a densidade da corrente de escoamento inferior irá subir para um valor de 20 Bé. Simultaneamente, o nível do líquido irá subir para 50,2 polegadas (127,5 cm) (ponto 2 da Figura 12). Igualmente, a densidade da corrente de escoamento inferior irá descer para um valor de 18,1 Bé e o nível do líquido irá descer para 33,5 polegadas (85 cm) (representado como o ponto 4 da Figura 12) se a densidade da alimentação descer para um valor de 8 Bé - também neste caso uma nova linha de funcionamento.
controlador é destinado a manter o nível de líquido aumentando para esse efeito o valor do caudal de extracção (reduzindo o caudal de recirculação) se o nível subir acima do ponto estabelecido pela regulação e reduzindo o valor do caudal de extracção se o nível descer abaixo do ponto estabelecido pela regulação. 0 mecanismo de controlo é constituído por um controlo de realimentação convencional que exerce uma acção de controlo de realimentação de reposição mais uma acção proporcional. O nível de líquido do ponto estabelecido pela regulação é determinado durante o arranque mediante o ajuste do deflector de regulação de nível. No caso do exemplo aqui apresentado, o ponto estabelecido pela regulação é de 40,4 polegadas (102,5 cm).
Se o nível do líquido subir acima do ponto estabelecido pela regulação (no caso do exemplo aqui apresentado, em consequência de uma alteração da alimentação de 9 Bé para 10 Bé), a acção do controlador irá indicar um aumento no caudal de extracção a fim de se fazer reduzir o nível. Sem ter conhecimento das linhas de funcionamento, é possível que neste momento se estabeleça alguma confusão uma vez que um aumento do caudal de extracção irá produzir inicialmente um aumento do nível de líquido, sendo portanto lícito que surja a dúvida de que o esquema de controlo esteja a trabalhar ao contrário. Não obstante, qualquer erro de direcção induzido pelo controlador irá ser rapidamente superado pela redução do conteúdo de sólidos no seio da corrente de escoamento inferior, que irá dar origem a uma redução do nível de líquido. A acção do controlador irá continuar até que vá ser restabelecido o valor inicial 40,4 polegadas (102,5 cm) do nível do líquido. Este será o ponto 3, no qual a concentração de sólidos no seio da corrente de escoamento inferior térá um valor menor que nas condições iniciais e que estará situado na linha de funcionamento de 10 Bé. Pode traçar-se um trajecto semelhante para uma redução do conteúdo de sólidos na alimentação. Uma alteração da alimentação de 9 Bé para 8 Bé irá dar origem a um novo ponto de funcionamento
(5) em que a corrente de escoamento inferior tem uma maior concentração de sólidos em suspensão em comparação com as condições iniciais.
No caso do exemplo aqui apresentado, é definida a resposta do sistema de controlo como os valores da densidade expressa em graus Bé da corrente de escoamento resultantes em função dos valores da densidade da de alimentação expressa também em graus Bé. Este inferior corrente conceito encontra-se representado na Figura 13 sob a forma do Módulo de Controlo 1. Para que esta linha de respostas seja óptima de acordo com os conceitos expressos na Figura 2, ela deverá apresentar uma inclinação (-m) que deve ser igual à da linha de controlo óptimo. Na prática, a linha de controlo óptimo é determinada a partir de dados práticos, de modo que é necessário dispor-se de meios próprios para alterar a inclinação da linha de resposta. A resposta para o Módulo de Controlo 2 que se acha representado na Figura 13 representa um desses métodos. A diferença entre os dois Módulos de Controlo reside no comprimento da placa (ver as Figuras 8 e 9): o Módulo 2 tem o mesmo número de placas, mas o comprimento das placas é o dobro do comprimento que as placas têm no caso do Módulo de Controlo 1.
Chama-se a atenção para o facto de que as placas colocadas muito próximo umas das outras não constitui apenas o único meio graças ao qual se pode criar interferência. Essa interferência pode ser obtida por meio de outros dispositivos tais como tubos concêntricos, misturadores estáticos agrupados em linha, ou simplesmente um tubo de pequeno diâmetro e grande comprimento. Em princípio poderá ser utilizado qualquer método que seja capaz de promover a criação de uma resistência hidráulica, desde que a relação entre linha de funcionamento, nível de líquido e interferência dê como resultado uma linha de resposta de controlo que seja coincidente com a linha de controlo óptima.
Um modelo de realização preferencial secundário é aquele em que o nível do líquido no interior da câmara de detecção seja capaz de aumentar e diminuir em resposta às alterações que tenham lugar na corrente de extracção. É utilizado um controlador unicamente proporcional para fazer com que o ponto de regulação do nível. Esse controlador irá fazer variar o seu sinal de saída proporcionalmente ao valor do erro (diferença entre o nível real do líquido e o ponto de regulação). É possível obter-se um estado de equilíbrio mesmo no caso de não ser possível atingir o ponto de regulação .
Apesar pormenorizada um não será limitado de aqui ter sido descrito de uma modelo de realização difícil compreender que o a esse modelo de realização.
maneira invento, se acha realizar diversas peças sem do presente invento não É possível alterações no desenho e na disposição das implique um afastamento em relação ao espírito e ao conforme será facilmente compreendido por que isso âmbito do invento, qualquer pessoa entendida nesta matéria.
Lisboa, 13 de Setembro de 1993 í
J· pereira da cruz
Agente Oficia/ da Propriedade Industrial RUA VICTOR CORDON. 10 A 3.» 1200 LISBOA
FOLHA 1 (11 FOLHAS)
FIGURA 1
Esquemas de Controlo da Corrente de Escoamento Inferior
Concentração de Sólidos em Suspensão na Corrente de Escoamento Superior
Concentração de Sólidos em Suspensão na Corrente de Escoamento Inferior
FOLHA 2 ( 1 1 FOLHAS)
FIGURA 2
Conteúdo de Sólidos em Suspensão na Corrente de Escoamento Inferior
U2
U3
I
I
I
I
I __r.
F2
Controlo Manual da Corrente de Escoamento Inferior
Controlo da Corrente de Escoamento Inferior Induzido pela Viscosidade
Corrente de
Controlo da
Escoamento Inferior de maneira a que o Conteúdo de Sólidos tenha um valor Constante [ Controlo optimo da Corrente ; de Escoamento Inferior
-L........................
F3
Conteúdo de Sólidos em Suspensão na Corrente de Alimentação
FIGURA 3
FOLHA 3 (11 FOLHAS)
FOLHA 4
(11 FOLHAS)
FIGURA 4
6
FOLHA 5 (11 FOLHAS)
FIGURA 5
FIGURA 6
FOLHA 6 (11 FOLHAS)
FIGURA 7
FOLHA 7 (11 FOLHAS)
FIGURA 8
FIGURA 9
FOLHA 8 (11 FOLHAS)
FIGURA 10
Densidade da Corrente de Escoamento Inferior em graus Baumé
Caudal de Extracção, em GPM
Nível de Líquido na Câmara de Detecção
FOLHA 9 (11 FOLHAS)
FIGURA 11
Densidade da Corrente de Escoamento
Inferior, em graus Baumé
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Caudal de extracção em GPM
Linhas de Funcionamento da Centrifugadora
FOLHA 10 (11 FOLHAS)
FIGURA 12
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Caudal de Extracção, em GPM
FOLHA 11
(11 FOLHAS)
FIGURA 13
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Curvas de Resposta da Corrente de Escoamento Inferior
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Módulo de Controlo 2 .Módulo de Controlo 1 (l
Densidade da Corrente de Alimentação (Concentração de Sólidos na Corrente de Alimentação), em graus Baumé
REIVINDICAÇÕES
Claims (1)
13. - Aparelho para o controlo óptimo da corrente de escoamento inferior para um separador centrífugo do tipo daqueles que se acham equipados com injectores que apresenta uma corrente de escoamento inferior que tem origem a partir de uma abertura de descarga para o interior de uma conduta de extracção e de uma conduta de recirculação, caracterizado por compreender:
(a) um módulo de controlo que inclui uns meios de interferência no escoamento e que é próprio para criar uma reserva de líquido imediatamente a montante do referido módulo de controlo que aí se vai acumular graças à pressão hidráulica que é uma manifestação da interferência;
(b) uma câmara de detecção que se acha colocada imediatamente a montante do referido módulo de controlo para permitir que nela se vá acumular líquido em resposta à referida pressão;
(c) um sensor de nível que se acha ligado de forma fixa à referida câmara de detecção e que é próprio para medir o nível do líquido no interior da referida câmara de detecção;
(d) um controlo indicador de nível que lê as alterações que se produzem no nível do líquido graças a sinais provenientes do sensor de nível e que envia um sinal de resposta em resultado disso; e (e) uma válvula que se acha montada na conduta de recirculação e que abre e fecha em resposta a sinais de resposta provenientes do referido controlo indicador de nível, indo desse modo regular o caudal da corrente de recirculação de retorno ao referido separador de maneira a fazer com que a referida corrente de escoamento inferior vá voltar ao seu ponto óptimo.
22. - Aparelho para o controlo óptimo da corrente de escoamento inferior, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por compreender ainda um deflector de regulação de nível que é usado para estabelecer no interior da câmara de detecção um nível de líquido capaz de poder ser medido, de maneira a que todas as previsíveis alterações do nível se encontrem dentro da gama de detecção do sensor de nível.
32. - Aparelho para o controlo óptimo da corrente de escoamento inferior, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por compreender ainda uma válvula de passagem que se acha localizada na referida conduta de extracção, antes da referida câmara de detecção, para aumentar a amplitude da gama de controlo.
42. - Aparelho para o controlo óptimo da corrente de escoamento inferior, de acordo com a reivindicação 3, caracterizado por na referida conduta de recirculação se achar localizado um indicador de pressão, para possibilitar a regulação adequada da referida válvula de passagem durante o funcionamento.
52. - Aparelho para o controlo óptimo da corrente de escoamento inferior, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por o referido módulo de controlo compreender um crivo dotado de umas estreitas fendas paralelas para restringir o caudal da corrente que circula através da referida conduta de extracção e para criar uma reserva de líquido por acumulação do mesmo.
62. - Aparelho para o controlo óptimo da corrente de escoamento inferior, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por se achar colocado a seguir à referida conduta de recirculação da referida corrente de escoamento inferior.
7a. - Aparelho para o controlo óptimo da corrente de escoamento inferior, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por a referida válvula que se acha montada na conduta de recirculação se achar dotada de um actuador pneumático, a fim de ter uma resposta rápida.
8^. - Aparelho para o controlo óptimo da corrente de escoamento inferior, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por compreender ainda uma placa adaptadora da voluta que se acha localizada antes da referida abertura de descarga do referido separador, no interior da câmara da centrifugadora, indo desse modo limitar a quantidade de ar arrastado no seio da referida corrente de escoamento inferior .
93. - Aparelho para o controlo óptimo da corrente de escoamento inferior, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por o referido separador centrífugo ser uma centrifugadora equipada com discos e injectores.
loa. - Método para o controlo óptimo da corrente de escoamento inferior para um separador centrífugo do tipo daqueles que se acham equipados com injectores que é destinado a efectuar a separação de uma pasta fluida num componente no seio do qual se acham concentrados sólidos e que sai do separador sob a forma de uma corrente de escoamento inferior e num componente constituído por efluentes que sai do separador sob a forma de uma corrente de escoamento superior, caracterizado por compreender as operações que consistem em efectuar a descarga da corrente de escoamento inferior para o interior de uma conduta de extracção e de uma conduta de recirculação ao mesmo tempo que se faz funcionar o separador, em fazer circular continuamente a referida corrente de escoamento inferior através das referidas condutas e em efectuar a medição de um previamente estabelecido nível da reserva de líquido no interior de uma câmara de detecção antes de uns meios de interferência no escoamento, a fim de se efectuar a monitoragem do caudal de alimentação ou da concentração de sólidos no seio da referida corrente de escoamento inferior.
11a. - Método de acordo com a reivindicação 10, caracterizado por compreender ainda a utilização de um módulo de controlo que cria a referida reserva de líquido no interior da referida câmara de detecção e um sensor de nível de líquido que é próprio para efectuar a monitoragem das alterações verificadas no nível da reserva de líquido.
12 a. - Método de acordo com a reivindicação 11, caracterizado por o caudal da corrente que circula através da referida conduta de recirculação ser regulado por meio de uma válvula graças a sinais provenientes de um controlo indicador de nível para coincidir com uma alteração no referido nível de líquido estabelecido.
13a. - Método de acordo com a reivindicação 10, caracterizado por compreender ainda a utilização de uma válvula de passagem que se acha localizada na referida conduta de extracção, antes da referida câmara de detecção, para aumentar a amplitude da gama de controlo.
14a. - Método de acordo com a reivindicação 10, caracterizado por os referidos meios de interferência no escoamento serem constituídos por um crivo dotado de estreitas fendas paralelas, para restringir o caudal da corrente que circula através da referida conduta de extracção e para criar uma reserva de líquido por acumulação do mesmo.
15a. - Método de acordo com a reivindicação 13, caracterizado por compreender ainda a utilização de um indicador de pressão que se acha localizado na referida conduta de recirculação e que é próprio para indicar alterações de caudal na conduta através da qual circula a referida corrente de escoamento inferior, para regulação da referida válvula de passagem.
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