Garantir a alta produtividade, a qualidade e a confiabilidade nos processos industriais é um desafio para diversas indústrias, especialmente no que envolve transporte pneumático e a movimentação de materiais em pó ou granulados.

Dessa maneira, o transporte de insumos em uma planta industrial inclui inúmeras variáveis que podem influenciar tanto a produtividade quanto o produto em si.

Assim, na definição de todos os processos de produção e logística devem ser levados em conta tanto o desempenho dos equipamentos, quanto a qualidade do produto final. Em outras palavras, o melhor resultado possível é alcançado quando há um equilíbrio entre qualidade e produtividade, evitando o desperdício de insumos e o desgaste precoce do maquinário.

Este artigo reúne tudo o que você precisa saber sobre transporte pneumático para melhorar seus processos. Continue lendo!

O que é transporte pneumático?

O sistema de transporte pneumático é um processo por meio do qual volumes de materiais são transferidos ou injetados de um ponto ao outro. O meio de transporte, neste caso, é um fluxo de gás.

O material pode provir de uma ou mais fontes e ser destinado a um ou mais pontos finais, dependendo do modelo. O ar é o gás mais utilizado nesse processo. Porém, no caso de materiais reativos ou quando houver ameaça de explosões, outros gases podem ser utilizados.

Os componentes gerais de um sistema de transporte pneumático são:

• Linhas de transporte incluindo tubulações, joelhos, curvas e válvulas de desvio entre outras
• Sopradores e bombas de vácuo com cabines acústicas integradas
• Silos, moegas e outros reservatórios de estocagem
• Sistemas de batelada de ganho e perda de peso
• Coletores de poeira e respiros
• Separadores ciclônicos
• Controle e automação
• Filtros de recepção
• Válvulas rotativas

O que determina a quantidade de ar ou gás e de energia a serem empregados no processo são as características dos materiais sendo transportados. No caso do transporte de partículas, os principais fatores são:

• Homogeneidade
• Granulometria
• Abrasividade
• Fragilidade

Homogeneidade do material

O grau de homogeneidade do materialse refere à granulometria e está ligado ao tamanho e a distribuição das partículas existentes em dado material. Elevados graus de homogeneidade significam que o material precursor é composto de partículas com dimensões e distâncias médias da ordem de poucos nanômetros.

Granulometria

Já a granulometriaé o tamanho, em diâmetro, dos grãos a serem transportados. Dela dependem outras decisões, tais como o tamanho (mesh) das peneiras e filtros de ar a serem utilizados nas linhas.

Abrasividade

Por sua vez, a abrasividade está associada à capacidade do grão danificar as paredes do equipamento, quando submetidas ao turbilhonamento. Uma partícula com maior granulometria, de modo geral, é mais abrasiva do que uma mais fina. Dessa forma, no caso de partículas mais grossas precisam ser tomados certos cuidados no ajuste da velocidade.

Fragilidade

Por fim, a fragilidaderefere-se à susceptibilidade do grão ao esfarelamento, que acarreta na perda das propriedades do material. No caso das indústrias química, de alimentos e farmacêutica, esse fator deve ser bem avaliado, pois a perda da propriedade pode significar a inutilização do produto.

Vantagens do sistema de transporte pneumático

Um sistema de transporte pneumático, quando projetado corretamente, é um método prático de deslocamento de materiais. Além disso, costuma ser mais barato do que os métodos mecânicos (rosca, vibração ou elevador, por exemplo), considerando sua instalação e operação.

Por serem sistemas fechados, os sistemas pneumáticos evitam a contaminação tanto do equipamento, quanto do material transportado. Eles podem ser adaptados para operar de modo a evitar o contato das partes móveis com o material transportado, o que também torna sua manutenção mais simples.

Essa característica de adaptabilidade a vários arranjos de rotas e comprimentos é outra grande vantagem que leva o sistema de transporte pneumático a ser muito utilizado para o transporte de leite em pó, açúcar, farinhas, amidos e féculas, cacau em pó, entre outros pós alimentícios.

Diante dessa alta adaptabilidade, o sistema pneumático é uma opção frequente para indústrias que precisam transportar volumes de material, desde pós finos até mesmo materiais de granulometria elevada, como substâncias peletizadas.

Portanto, é possível transportar partículas com níveis de densidades bastante variados e amplos. Devido a essa versatilidade, o sistema de transporte pneumático é utilizado em vários setores da indústria, tais como mineração, indústria farmacêutica, química, agroindústria e indústria de alimentos.

Nestes casos, o que é modificado é o material que compõe o equipamento e o nível de higienização requerido para o produto final, pois os princípios gerais são os mesmos.

Quais são os tipos de transporte pneumático?

É possível carregar diversos tipos de materiais por meio de transporte pneumático. Os principais tipos de transporte, no entanto, dividem-se entre o uso único ou combinado de:

• Transporte pneumático fase diluída
• Transporte pneumático fase densa
• Transporte a ar

Transporte pneumático fase diluída

Em linhas gerais, o transporte pneumático de fase diluída é o processo de empurrar ou puxar materiais suspensos no ar, de um local para outro. Esse deslocamento é possível por causa de uma corrente de ar gerada por um soprador.

Dessa maneira, o soprador cria um deslocamento de ar na tubulação partindo de um ponto com maior pressão para o de menor pressão, levando as partículas a se comportarem como fluidos e serem assim carregadas pelo fluxo de ar.

Características do transporte pneumático fase diluída

O transporte pneumático de fase diluída é um processo contínuo, caracterizado por velocidades altas, baixa pressão e baixa razão produto/ar. É o método mais comum de transporte de materiais.

Também chamado de fluxo de suspensão, o transporte de fase diluída movimenta os materiais, que podem ser pós, grãos ou outras partículas sólidas, por meio da aplicação de fluxos de ar a alta velocidade. Neste caso, o material se move através de um sistema de tubulação, dentro do qual o ar é soprado ou sugado.

O processo de transporte de fase diluída utiliza grande quantidade de ar para deslocar o material e baixas pressões, se comparado com os sistemas de fase densa. Embora sejam necessários cálculos específicos para cada caso, para a maioria dos materiais, essa velocidade fica entre 25 e 50 m/s.

A pressão, positiva ou negativa, exercida nos sistemas de transporte pneumático de fase diluída costuma ser entre 0,1 e 1 bar. As razões produto/ar são baixas e podem variar de 0 a 15 produto/kg de ar.

Virtualmente, qualquer coisa pode ser transportada dessa forma. Porém, o transporte pneumático fase diluída é muito utilizado para movimentar farinhas e pós finos, precursores para o preparo de rações animais, substâncias peletizadas ou de granulometria maior, além de produtos químicos em geral.

Vantagens do transporte pneumático fase diluída

A principal vantagem desse sistema é o baixo custo, quando comparado aos outros métodos de transporte.

Porém, há algumas limitações associadas ao transporte pneumático de fase diluída. Como há necessidade de grande volume de ar, também é necessária grande potência para movimentar os sopradores.

Resumidamente, as principais limitações do transporte pneumático de pós, por fase diluída, são:

• Maior desgaste ocasionado pela abrasão das partículas, já que as velocidades de ar necessárias para o transporte são maiores;
• Maiores chances de deformação ou quebra de partículas e, por consequência, perda das propriedades dos produtos.

Por essas razões, o processo de transporte pneumático de fase diluída pode não ser recomendado para materiais susceptíveis à degradação ou com alta abrasividade (capacidade de gerar desgastes no equipamento). Também pode não ser recomendado para materiais frágeis. Porém, isso é uma regra e deve ser estudado caso a caso.

Tipos de transporte pneumático fase diluída

Em resumo, os sistemas de transporte de fase diluída podem ser montados de três maneiras:

1. Sistemas de pressão positiva
2. Sistemas de pressão negativa ou a vácuo
3. Sistemas combinados de pressão positiva e negativa

Sistemas de pressão positiva

Nos sistemas de pressão positiva, a operação é realizada com pressão no sistema acima da pressão atmosférica. Com isso, é possível transportar pacotes de materiais de uma única ou de várias fontes ou para uma única ou várias destinações.

As distâncias médias e a capacidade de transporte dos sistemas de pressão positiva são maiores do que os que utilizam o método a vácuo. Tipicamente, um sistema desses é composto de:

• Sistema de tubulação, que inclui curvas reforçadas e de raios longos (cotovelos)
• Sopradores de deslocamento positivo (tipo roots – lóbulos);
• Filtro de separação partículas/ar ou arranjo ciclone/filtro;
• Válvula rotativa.

Como funciona um sistema de transporte de fase diluída de pressão positiva?

No sistema de pressão positiva, o produto entra na linha de transporte, com um fluxo constante de ar a uma velocidade mínima de 19 m/s, sob maior pressão interna do que externa, através de um dispositivo de alimentação. Esse dispositivo é chamado de ventoinha ou fechadura de válvula rotativa.

Dessa forma, o produto entra em suspensão no fluxo de ar, movimentando-se a relativas altas velocidades, dependendo do tamanho e densidade da partícula. Em seguida, o material suspenso é separado em pontos terminais por meios de separadores, que podem ser filtros receptores ou arranjos de ciclone/receptor.

O material pode, também, entrar diretamente nos tanques de processamento, alimentando-os. Nesse caso, o produto é soprado para baixo em direção a dispositivos coletores de poeira. Nesse caso também é necessário a instalação de filtros separadores partículas/ar no equipamento que irá receber o produto transportado.

No sistema de transporte pneumático de fase diluída por pressão positiva o material não passa através do soprador. Com isso, há menos contaminação por partículas, o que reduz danos que poderiam ocasionar desgastes. De modo semelhante, o próprio soprador não causa danos ao material, o que é especialmente importante no caso de substâncias frágeis.

Em geral, esses sistemas atuam continuamente, com o produto sendo fornecido constantemente no ponto inicial e deslocando-se até o destino final, sem interrupção.

Esse modo de funcionamento facilita a adaptação desse tipo de transporte para diferentes produtos e aplicações de dosagens e misturas.

Por sua versatilidade, os sistemas de transporte pneumático de fase diluída por pressão positiva são utilizados para materiais como ingredientes alimentícios, resinas e químicos secos.

Sistemas de pressão negativa

Os sistemas de pressão negativa ou a vácuo operam com pressões de ar abaixo da pressão atmosférica. O transporte a vácuo é utilizado, em geral, para transportar material de fontes múltiplas para destinações individuais ou múltiplas também.

Essas fontes costumam ser tanques de estocagem, equipamentos de processamento, caminhões e vagões.

Em outras palavras, os sistemas a vácuo são muito bons para sistemas de processamento com pontos de coleta de produto distantes, uma vez que a bomba de vácuo ficará instalada ao lado do silo de recebimento.

Como funciona um sistema de transporte fase diluída de pressão negativa?

Nesse método, é utilizada uma bomba de vácuo. Ela fica instalada após os filtros do hopperde recebimento de produto para gerar um fluxo de ar que parte de um ponto de captação localizado antes da válvula rotativa de dosagem na linha de transporte pneumático.

Em geral, os sistemas de transporte pneumático de pressão negativa usam exaustores de deslocamento positivo do tipo Roots para prover até 50% do vácuo para o sistema.

Com isso, o produto é transportado por dentro de um sistema de tubulações até a destinação final, onde ar e produto são separados em um reservatório com ajuda de um filtro ou ciclone. A partir daí o produto entra no reservatório de recebimento diretamente. Se forem necessárias medições e controle no descarregamento desse produto, isso ocorre por meio de um alimentador especial, como, por exemplo, uma válvula rotativa ou rosca dosadora.

O descarregamento do produto pode ser contínuo ou intermitente. No primeiro caso, o material é extraído por meio de válvulas rotativas (airlocks). Já no caso de descarregamento intermitente, o processo é feito por meio deválvulas borboleta ou guilhotinas, tanques de armazenamento ou outros pontos de descarregamento.

Os sistemas de transporte a vácuo são, em geral, especificados conforme o tipo de limpeza que será necessária no equipamento, o que é muito importante no caso de materiais perigosos.

A principal desvantagem desse sistema é que, no caso de carregamentos em altura ou se o sistema for muito longo, os componentes precisam ser projetados para suportar alto vácuo, o que aumenta os custos de transporte quando comparados a outros tipos de sistema.

O sistema a vácuo é aplicado principalmente em sistemas centrais de limpeza de tubulações, que requerem uma rede reticulada de tubos de vácuo para realizar o transporte dos produtos para um único ponto final.

Sistemas combinado de pressão positiva e negativa

Por fim, o sistema de transporte pneumático combinado de pressão positiva com negativa incorpora tanto as vantagens quanto as desvantagens de ambos. Por isso, devem ser projetados com cuidado.

Esse tipo de sistema é utilizado em indústrias com múltiplas entradas de materiaise múltiplos pontos de entrega. Uma aplicação muito comum é o descarregamento de vagões.

Uma vez que esses vagões não podem ser pressurizados, o ar é empurrado do exterior, através do vagão, carregando os sólidos consigo, até um filtro. Então, após a filtragem, o soprador pode ser utilizado para direcionar os sólidos até o receptor final.

Os sistemas que usam pressão negativa tem um custo relativamente maior quando as distâncias são elevadas devido às restrições técnicas para a formação de vácuo em trajetos longos. Porém, são recomendados principalmente quando o material não pode ser aquecido ou quando há várias fontes de onde provém o material.

Transporte pneumático fase densa

Por outro lado, o transporte pneumático de fase densa utiliza pulsos de ar para forçar o material contido em vaso de pressão a se deslocar de um lugar para outro. Esse vaso de pressão é o coração do sistema.

Portanto, o transporte de fase densa é diferente do transporte pneumático de fase diluída, pois funciona por bateladas, e não de modo contínuo. Esse sistema de transporte pneumático funciona como se fosse um êmbolo. Por isso, o fenômeno em que se baseia o transporte pneumático de fase densa é chamado de “efeito êmbolo”. Existe também a possibilidade de usá-lo de modo contínuo, utilizando dois vasos de pressão (double vessel).

Assim, o transporte pneumático de fase densa é caracterizado por velocidades baixas, alta pressão e elevada razão produto/ar. Nessa modalidade de transporte pneumático, o produto é carregado por plugues (blocos), dunas ou layers(camada densa de produto na base da tubulação).

À medida que a velocidade é reduzida, as partículas maiores não conseguem sustentar tal suspensão, e começam a cair para o fundo do tubo. Esse fenômeno é conhecido por “velocidade de salto”.

O transporte de fase densa se diferencia do diluído principalmente pelo volume de ar deslocado. No caso do transporte de fase densa, a movimentação é de pequenas quantidades de ar, empurrando uma massa maior de sólidos a relativas baixas velocidades através de uma linha de transporte.

A principal característica de um sistema de fase densa é a velocidade de operação no interior das tubulações: via de regra, os sistemas pneumáticos de transporte de fase densa operam abaixo da velocidade de salto.

A fragilidade do produto é o critério mais importante para optar pelo transporte pneumático de fase densa. Especialmente no caso da indústria alimentícia, muitos produtos são altamente frágeis, quebrando com facilidade. No caso de extrusados de milho (os famosos salgadinhos), esse fator é determinante na qualidade do produto final e em seu preço de venda.

Assim, essa modalidade de transporte pneumático é altamente indicada quando é necessário deslocar um produto que já passou pelo processo de mistura, ou seja, possui diversos tipos de produtos homogeneizados com granulometrias diferentes. Com o transporte fase densa a integridade da mistura e granulometria de cada produto é preservada do início ao fim da movimentação.

Outro caso em que o transporte de fase densa é indicado é quando o material é abrasivo. Isto é, quando sua granulometria ou propriedades químicas podem causar danos à estrutura do equipamento, quando submetidos a altas velocidades de transporte.

É o caso de materiais tais como a alumina, areia e outros materiais da indústria de mineração e vidro. Note que o desgaste causado pela abrasão dos equipamentos pode contaminar o produto. Isso é especialmente problemático no caso da indústria alimentícia.

O transporte pneumático de fase densa também é preferível no caso de partículas muito grandes e densas que não são passíveis de desagregação.

Qual a importância do transporte pneumático para a indústria alimentícia?

Tanto o transporte pneumático de fase diluída quanto o transporte pneumático de fase densa são muito utilizados na indústria alimentícia. Estas são algumas das principais modalidades de aplicação dessa forma de deslocamento de materiais nesse segmento:

• Transporte pneumático de fase diluída de cacau em pó para o preparo de achocolatados
• Transporte pneumático de fase diluída de farinhas e açúcar

O processamento de alimentos é, em resumo, o conjunto de operações requeridas para realizar a extração do máximo potencial nutricional de um produto. Dessa maneira, a qualidade e confiabilidade dos equipamentos que realizam o transporte dos pós alimentícios é essencial, tanto dentro da fábrica quanto até o consumidor final.

Na prática, processar alimentos é promover a mudança estrutural de um ingrediente in natura para a obtenção de retornos nutricionais com essa mudança no momento do consumo. Ou seja, consiste no ato de disponibilizar o nutriente contido no alimento para o animal ou pessoa que for consumi-lo.

Em linhas gerais, é possível dividir o processamento de alimentos em químico ou físico. Assim, as formas mais comuns de transformação de alimentos na indústria são:

• Mudanças na estrutura do amido, proteínas e gorduras
• Tratamento por calor (pasteurização)
• Redução do tamanho de partículas
• Aglomeração
• Desaglomeração
• Mistura

Além de remover substâncias que não são nutritivas, a finalidade do processamento de alimentos é alterar também:

• Digestibilidade dos nutrientes
• Tamanho das partículas
• Conteúdo de nutrientes
• Teor de umidade
• Palatabilidade
• Densidade
• Textura

Outro fator fundamental no processamento dos alimentos é a redução de contaminação por microrganismos, especialmente fungos e salmonelas. Ou seja, o equipamento a ser utilizado, além de confiável, deve ser facilmente higienizável.

Dessa forma, o transporte pneumático é uma maneira economicamente interessante e prática de deslocamento de matérias-primas utilizadas na indústria alimentícia.

Em especial, o transporte de fase diluída e o transporte de fase densa são muito utilizados nesse segmento. Nesse caso, podem ser aplicados tanto para a produção quanto para o empacotamento e higienização de equipamentos.

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