0ct2i zkg sa 1-2014 · para la industria del cemento ya sean trituradoras, prensas de rodillos,...

Dosificandoalternativas

ZKG SouthAmerica__A4_2014_TRW-S.indd 1 10.07.2014 16:14:43

Cemento Cal Yeso Cimento Cal Gesso

www.zkg.de PROCESS // Emissions Depurador de CO2 con polvo de piedra caliza

Depurador de CO2 com pó de calcário

42

MATERIALS // Analyzing18 CNA en las canteras – problemas y soluciones

CNA em pedreiras – problemas e soluções

PROCESS // Mineralization

Aditivo hidráulico “substituto do clínquer”

ENGINEERING // Optimization8 Monitoreamiento de condición aumenta

Monitoramento de condição aumenta

PRODUCTS // Maintenance6 Cat Reman – re-manufacturación “como nueva”

Cat Reman – remanufatura “como-nova”

MATERIALS // Conveying24 Transporte neumático de larga distancia

Transporte pneumático de longa distância

36 Aditivo hidráulico “substituto de clinquer”

EDICIÓN/EDIÇAO1 2014

Maerz_Inserate_2012_RZ_spanisch_Verdana_Pfade.indd 4 2.7.2013 11:44:21 Uhr

When it comes to reliability, Jan and Volker have their

minds on a preventative approach. They inspect and test

every component of the system. The hydraulic power

pack is assembled, configured and operated as it will

be in the field. Both normal and extreme conditions are

simulated. Only when Jan and Volker agree that all tests

have been completed to their full satisfaction is the

hydraulic power pack allowed to leave the IKN test

facility for shipment to the client. It is due to the ex-

pertise and experience of IKN Engineers, like Jan and

Volker, that our customers can expect 100% reliability.

“AFTER I HAVE INSPECTED

EVERY PART OF THE

HYDRAULIC POWER PACK

I AM 100% SURE

THAT IT WILL OPERATE

FLAWLESSLY.“

Volker, Electrical Engineer

Systems Design at IKN

IKN Hydraulic Power Packs. The driving force behind our coolers.

E N G I N E E R I N G T H E F U T U R Ewww.ikn.eu

2 ZKG South America Edition 1 2014

CONTENT

South America Edition ISSUE 1 2014

04 COMPANY PROFILES

PRODUCTS // Maintenance

06 Cat Reman – re-manufacturación con una calidad “como nueva”

Cat Reman – remanufatura com uma qualidade “como-nova”

Caterpillar

ENGINEERING // Optimization

08 Monitoreamiento de condición aumenta la disponibilidad de los molinos verticals

Monitoramento de condição aumenta a disponibilidade dos moinhos verticais

Dr. Jörg Deckers, Servicio de Ciclo de Vida del Producto, Sector Industrial de Servicio al Cliente, Siemens AG, Voerde/Alemania; Serviço do Ciclo de Vida do Produto, Setor Industrial de Atendimento ao Cliente, Siemens AG, Voerde/Alemanha

MATERIALS // Analyzing

18 CNA en las canteras – problemas y soluciones CNA em pedreiras – problemas e soluções Jeffrey Kemmerer, Jérôme Gondeau, PANalytical B.V., Almelo/Holanda

// Conveying

24 Transporte de larga distancia a través de un sistema neumático

Transporte de longa distância através de um sistema pneumático

Volker Göcke, PLM/Gerente Técnico del Centro Técnico, Claudius Peters Projects GmbH, Buxtehude/Alemania; PLM/Gerente Técnico do Centro Técnico, Claudius Peters Projects GmbH, Buxtehude/Alemanha

PROCESS // Mineralizing

36 Aditivo hidráulico como nuevo “substituto de clinquer” Aditivo hidráulico como novo “substituto do clínquer” Jonas Almkvist1, Thomas Hilling2

Denes Novak, Manfred Tisch, Wopfinger Baustoffindustrie GmbH, Waldegg/Austria

Página 18CNA en las canteras – problemas y soluciones


Página 24Transporte de larga distancia a través de un sistema neumático


Página 36 Aditivo hidráulico como nuevo “substituto de clinquer”

Aditivo hidráulico como novo “substituto do clínquer”

ZKG South America Edition 1 2014 3

Cemento Cal Yeso Cimento Cal Gesso

www.zkg.de PROCESS // Emissions Depurador de CO2 con polvo de piedra caliza

Depurador de CO2 com pó de calcário

42

MATERIALS // Analyzing18 CNA en las canteras – problemas y soluciones


PROCESS // Mineralization

Aditivo hidráulico “substituto do clínquer”

ENGINEERING // Optimization8 Monitoreamiento de condición aumenta

Monitoramento de condição aumenta

PRODUCTS // Maintenance6 Cat Reman – re-manufacturación “como nueva”

Cat Reman – remanufatura “como-nova”

MATERIALS // Conveying24 Transporte neumático de larga distancia

Transporte pneumático de longa distância

36 Aditivo hidráulico “substituto de clinquer”

EDICIÓN/EDIÇAO1 2014

Noticia de Portada: La fortale-za de FLSmidth Pfister GmbH que opera mundialmente es el desarrollo y montaje de sistemas sofisticados de bás-cula y dosificación continuos para todas las etapas de la producción de cemento. La portada de este mes muestra la báscula dosificadora de rotor Pfister® TRW-S/D para la dosificación de combustibles alternativos como el FLUFF, RDF, lodos de depuración, plástico, papel o residuos de madera y muchos más.

www.flsmidthpfister.com

CONTENT

Official JournalFederal German Association of the Lime IndustryBundesverband der deutschen KalkindustrieFederal German Association of the Gypsum IndustryBundesverband der Gipsindustrie e.V.

// Emissions

42 Depurador de CO2 con polvo de piedra caliza – piedra caliza artificial deteriorada climáticamente para la reducción de emi¬siones de CO2 en los gases de combustion

Depurador de CO2 com pó de calcário – calcário artificial climaticamente deterio¬rado para a redução das emissões de CO2 nos gases de combustão

Dr. Sonja Haas, Norbert Weber, Fundación de Investigación Alemana de Cal y Mortero, Colonia/Alemania; Fundação de Pesquisa Alemã de Cal E Argamassa, Colônia/Alemanha Andrew Berry, Egon Erich, IUTA – Instituto de Tecnología Energética y Ambiental, Duisburg/Alemania; IUTA – Instituto De Tecnologia Energética e Ambiental, Duisburg/Alemanha

57 ADVERTISER INDEX

57 EVENT PREVIEW

57 IMPRINT

El aditivo multifuncional

RETRASA EL FRAGUADO

DEL YESO

INCREMENTA LA FLUIDEZ

ASEGURA UNA MEZCLA MÁS

HOMOGÉNEA

GRAN RENDIMIENTO A

DOSIFICACIONES BAJAS

PRODUCTO BIODEGRADABLE

NO AFECTA A LA RESISTENCIA

NO ALIMENTA EL MOHO

For detailed informationyou can contact us:www.plastretard.com [email protected] www.sicit2000.it T +39 0444 450 946F +39 0444 877 160

Paraproductos de

mejor calidad

4 ZKG South America Edition 1 2014 www.zkg.de

COMPANY PROFILES

» SICIT S.p.A es la sociedad de cartera creada en

1960. En cerca de 50 años, hemos construido

dos plantas de fabricación situadas en Chiampo

y Arzignano (Vicenza).

» SICIT 2000 S.p.A: es la empresa de producción

y comercialización encargada de la gestión de

las plantas, donde la materia prima es trata-

da para producir aminoácidos, péptidos y sus

derivados. Las plantas funcionan bajo control

HACCP.

» SICIT CHEMITECH S.p.A es la empresa de in-

geniería que también se encarga de la inves-

tigación y desarrollo y el control de calidad, lo

que garantiza el proceso de fabricación segura y

confiable a través de sus laboratorios de control

de calidad para el análisis químico y bacterio-

lógico. También desarrolla nuevos productos y

tecnologías de ingeniería.

Los productos a base de aminoácidos fabricados

por SICIT 2000 encontraron su aplicación en los

siguientes sectores:

» La agricultura (fertilizantes especiales y regula-

dores de crecimiento de las plantas),

» La industria de la construcción (aditivos multi-

funcionales para yeso),

» Cosméticos,

» Detergentes.

SICIT grupo cuenta con 100 trabajadores, que con

su esfuerzo permiten la fabricación de productos

de alta calidad, distribuidos en más de 70 países

a través de la colaboración de empresas multina-

cionales en todo el mundo y una amplia red de

distribución. Fabricamos principalmente productos

de alta calidad para las empresas multinacionales

que garanticen el empacado y la distribución bajo

su propia marca.

Sector construcciónPlast Retard son hoy en día los

aditivos multifuncionales más

utilizados y eficaces en la indus-

tria del yeso por su calidad es-

tandarizada. Por otra parte, de-

bido a su origen natural no son

peligrosos para los trabajadores

y son respetuosos del medio am-

biente.

Grupo SICIT: El líder mundial en la fabricación de productos derivados de aminoácidos y péptidos

Vista aérea de nuestra más nueva planta inagurada en 2004

HPLC para determinar la distribu-ción del peso molecular de pro te inas hidrolizadas en nuestros productos

Plast Retard

SICIT


COMPANY PROFILES

Soluciones integradas para la industria del cemento Ya sean trituradoras, prensas de rodillos, molinos

tubulares, molinos verticales de rodillos, hornos

rotatorios, o unidades de separadores - cada apli-

cación está en buenas manos con Siemens. Ofre-

cemos toda la gama de productos de la más alta

calidad, a partir de los controles, convertidores de

frecuencia, motores, acoplamientos y embragues,

pasando por engranajes helicoidales, cilíndricos y

cónicos y planetarios, y continuando con las piezas

suplementarias.

Con la mayor experiencia en productos y apli-

caciones, Siemens Drive Technologies enlaza los

sistemas de automatización, unidades de acciona-

miento y de suministro de energía formando una

solución global, basada en el concepto del sistema

de transmisión integrado (Integrated Drive System

“IDS”). La tecnología de transmisión de potencia

mecánica FLENDER es una parte integral del IDS.

Los componentes de transmisión FLENDER con-

vencen gracias a la más alta calidad de producto y

fabricación, su disponibilidad rápida en casi todo el

mundo y un nivel de precio atractivo.

Con una plantilla de per-

sonal global de más de

100 000 emplea-

dos, la división

de Siemens Dri-

ve Technologies

garantiza la

máxima produc-

tividad debido a la

máxima disponibi-

lidad de la maqui-

naria.

El portafolio am- p l i a -

mente diversificado sumi- n i s t r a

soluciones integrales, así c o m o

productos estándar que cum- plen exac-

tamente con las necesidades de los clientes de Sie-

mens. Siemens es el proveedor líder mundial de

tecnología de automatización y de unidades de ac-

cionamiento innovadora y respetuosa con el medio

ambiente, de software industrial y de servicios de

base tecnológica.

FLENDER MultipleDrive: el nuevo concepto de

accionamiento une las ventajas de una unidad de

accionamiento de velocidad variable con la modu-

laridad de una unidad de múltiples etapas que per-

mite que el sistema esté continuamente disponible.

Esto abre nuevas dimensiones para la transmisión

de energía de hasta 16,5 megavatios.

Accionamiento de elevador de cangilones: sis-

tema de accionamiento normalizado integrado

para elevadores de cangilones - inversores, moto-

res, acoplamiento, motores auxiliares y unidades

de engranaje.

Para más información y descripciones técnicas,

haga clic en el punto de navegación “Soporte Téc-

nico” en nuestro Sitio Web.

Respuestas para la industria

Para obtener la máxima disponibilidad de planta

SIEMENS

PRODUCTS // Maintenance


Introducida en 1963, la cargadora de ruedas Cat®

988 ha sido líder en la industria durante 50 años.

Durante este período, Caterpillar ha fabricado más

de 20 000 unidades. Construido para operar en va-

rias vidas útiles, Cat 988 es uno de los modelos más

reconstruidos dentro de la línea de productos de

Cat. Millares de unidades de Cat 988 están en fun-

cionamiento, con más de 20 000 horas de servicio,

mientras otras ya acumularon más de 40 000 horas.

Para ayudar a aumentar la vida útil de la máqui-

na, Caterpillar diseña y construye sus máquinas y

piezas para ser reconstruidas y remanufacturadas.

Esto resulta en una serie de opciones sustentables

para los clientes como los programas de Remanu-

CATERPILLAR

Cat Reman – re-manufacturación con una calidad “como nueva”

Cat Reman – remanufatura com uma qualidade “como-nova”

A pá-carregadeira de rodas Cat® 988 foi introduzida em 1963, e a 50 anos é líder na indústria. Duran-te esse período, a Caterpillar tem fabricado mais de 20 000 unidades. Construída para operar em várias vidas úteis, a Cat 988 é um dos modelos mais re-condicionados dentro da linha de produtos da Cat. Milhares de unidades da Cat 988 estão em funciona-mento, com mais de 20 000 horas de serviço, enquan-to outras já acumularam mais de 40 000 horas.

Para ajudar a aumentar a vida útil da máquina, a Caterpillar projeta e constrói as suas máquinas e peças para serem reconstruídas e remanufaturadas. Isso resulta em uma série de opções sustentáveis para os clientes como os programas de Remanufaturados “Cat Certified Rebuild” e de Recondicionamento Cer-tificado “Cat Reman“.

Em um Recondicionamento Certificado Cater-pillar, os requisitos de reconstrução são determinados antes da desmontagem por meio de uma avaliação global da máquina. A reconstrução é então realizada de acordo com as diretrizes rigorosas desenvolvidas pela Caterpillar. Reconstruções de máquinas certifica-das incluem reposição automática de peças, tais como mangueiras, correias, retentores, juntas, rolamentos, puxadores, fiação, interruptores e indicadores.

Durante a remontagem também são feitas me-lhorias tecnológicas críticas e de engenharia que têm sido feitas desde a fabricação original. Os pacotes de retrofit estão disponíveis para trazer novos recursos para máquinas mais antigas. Com os programas de Remanufaturados Caterpillar, os clientes recebem uma máquina com performance “como-nova” por um cus-to muito menor ao equivalente de uma máquina nova.

O recondicionamento certificado oferece peças remanufaturadas como uma das opções de suporte de produtos disponíveis para apoiar as revisões e manutenções normais, bem como os programas de remanufaturados. Peças de recondicionamento cer-tificado são remanufaturadas em uma fábrica com as especificações da Caterpillar, garantindo quali-dade ”como-nova”, que é apoiada por uma garantia “como-nova”. O processo também incorpora as mais recentes mudanças no projeto de engenharia, garan-tindo que os componentes satisfaçam as mais recen-tes especificações de desempenho.

Peças com recondicionamento certificado es-tão disponíveis na prateleira e custam uma fração

1 Un motor totalmente reacondicionado es completamente recons-truido en una cargadora de ruedas Cat 988

Um motor totalmente recondicionado é com-pletamente reconstruído em uma pá-carregadeira de rodas Cat 988

Maintenance // PRODUCTS


facturados “Cat Certified Rebuild“ y de reacondi-

cionamiento certificado “Cat Reman Components“.

En un reacondicionamiento certificado Cater-

pillar, los requisitos de reconstrucción son deter-

minados antes del desmontaje por medio de una

evaluación global de la máquina. La reconstrucción

es entonces realizada de acuerdo a las más estrictas

regulaciones desarrolladas por Caterpillar. recons-

trucciones de máquinas certificadas incluyen la re-

posición automática de piezas, tales como mangue-

ras, correas, empaquetaduras, juntas, rodamientos,

cojinetes, interruptores y medidores.

Durante el re-montaje también son llevadas a

cabo mejorías tecnológicas críticas y de ingeniería

que hayan sido hechas desde la fabricación ori-

ginal. Los paquetes retrofit son disponibles para

instalar nuevos recursos en las máquinas más an-

tiguas. Con los programas de Remanufacturados

Caterpillar, los clientes reciben una máquina de ca-

lidad “como nueva” por un costo mucho menor al

equivalente de una máquina nueva.

El reacondicionamiento certificado Cat Reman

ofrece piezas remanufacturadas como una de las

opciones de soporte de productos disponibles para

apoyar ya sean las revisiones y manutención nor-

males o el programa de remanufacturados. Las

piezas de reacondicionamiento certificado son re-

manufacturadas en una fábrica con las especifi-

caciones de Caterpillar, garantizando una calidad

”como nueva”, que es apoyada por una garantía

“como nueva”. El proceso también incorpora los

más recientes cambios en el proyecto de ingeniería,

garantizando que los componentes satisfagan las

más recientes especificaciones de desempeño.

Piezas con reacondicionamiento certificado

están disponibles comercialmente y cuestan una

fracción del precio de las piezas nuevas – ayudan-

do a minimizar los costos operacionales del cliente.

Para las cargadoras de ruedas, como la Cat 988, el

reacondicionamiento certificado ofrece componen-

tes de motor, hidráulicos y de transmisión.

El reacondicionamiento certificado y los pro-

gramas de remanufacturados Caterpillar son ape-

nas dos ejemplos de las varias opciones de soporte

de los productos disponibles para minimizar los

costos operacionales del cliente. Esto tiene sentido

tanto en términos económicos como ambientales,

pues los programas reducen los residuos y el con-

sumo de materia prima, proporcionando un menor

costo para el cliente. Con ello, estos programas pue-

den proporcionar economía de costos de 40 a 70 %.

La nueva cargadora de ruedas Cat 988 K es

aproximadamente 99 % reciclable. Esto significa

que cerca del 99 % de los componentes y de los

materiales contenidos en la máquina pueden ser

prácticamente reutilizados, re-condicionados o

reprocesados en materiales primarios y, por con-

siguiente, reducen la necesidad de materiales vír-

genes.

do preço de peças novas – ajudando a minimizar os custos operacionais do cliente. Para pá-carregadeira de rodas, como a Cat 988, o recondicionamento cer-tificado oferece componentes de motor, hidráulicos e de transmissão.

O recondicionamento certificado e os progra-mas de remanufaturados Caterpillar são apenas dois exemplos das várias opções de suporte dos produtos disponíveis para minimizar os custos operacionais do cliente. Isto faz sentido tanto em termos econômicos como ambientais, pois os programas reduzem os resí-duos e o consumo de matéria-prima, proporcionando menor custo para o cliente. Com isso, estes programas podem proporcionar economia de custos de 40 a 70 %.

A nova pá-carregadeira de rodas Cat 988 K é aproximadamente 99 % reciclável. Isto significa que cerca de 99 % dos componentes e dos materiais con-tidos na máquina podem ser praticamente reutiliza-dos, recondicionados ou reprocessados em materiais primários e, por conseguinte, reduzem a necessidade de materiais virgens.

2 Una cargadora de ruedas Cat 988 antigua antes de la revisión ...

Uma pá-carregadeira de rodas Cat 988 antiga antes da revisão ...

3 ... y más tarde. Las diferencias son claramente visibles.

... e mais tarde. As diferenças são claramente visíveis.

Monitoreado de condición integrado puede ayudar a aumentar la disponibilidad de los molinos verticales (en la foto con un molino vertical con un accionamiento Flender EMPP)

Monitoramento de condição integrada pode ajudar a aumentar a disponibilidade de moi-nhos verticais (na foto um moinho vertical com uma unidade de Flender EMPP)

TEXTO Dr. Jörg Deckers, Servicio de Ciclo de Vida del Producto, Sector Industrial de Servicio al Cliente, Siemens AG, Voerde/Alemania Serviço do Ciclo de Vida do Produto, Setor Industrial de Atendimento ao Cliente, Siemens AG, Voerde/Alemanha

Piedra caliza, clinker o carbón: los núcleos de los molinos verticales que trituran tales

Calcário, clínquer e carvão: os núcleos dos moinhos verticais que moem tais materiais são as unidades.

materiales son los accionamientos. Desde la puesta en marcha, un operador aumenta la

Desde o início, um operador aumenta a disponibilidade, contando com um sistema de monitoramento de

disponibilidad al basarse en un sistema de monitoreo de condición integrado. Por lo tanto,

condição integrado. Portanto, é possível a detecção precoce de falhas e em combinação com serviço

la detección temprana de fallos y en combinación con el servicio remoto incluso la resolución

remoto incluindo a solução de problemas – adicionalmente os custos de manutenção podem ser reduzidos.

de problemas es posible – adicionalmente los costos de mantenimiento pueden ser reducidos.

Siem

ens

Optimization // ENGINEERING


1 Sistemas de Monitoreo de Condición: integración en vez de reequipamientoEl uso de sistemas de monitoreo de condición (de

la sigla inglesa CMS Condition Monitoring System)

es el estado de la técnica en plantas industriales

modernas. Sin embargo, todavía hay componen-

tes industriales adaptados en plantas ya existentes,

debido a que muchas empresas ahorran costos de

inversión en la instalación de nuevas plantas o no

consideran necesario el uso de CMS durante el pe-

riodo de garantía. A pesar de las ventajas genera-

les, también existen desventajas, como el aumento

de los costos de inversión, problemas de interfaz o

mala accesibilidad de los sitios de instalación. Por

lo tanto, la adaptación de un accionamiento prin-

cipal, por ejemplo, es a menudo sólo un acuerdo

con concesiones: por ejemplo, el posicionamiento

de los acelerómetros fuera de la caja de engrana-

je es a menudo desfavorable, pues la carcasa de

la máquina no es óptima para una transmisión de

ruido propagado desde la fuente de vibración hasta

el sensor. Por otra parte, la posterior colocación de

cables de los sensores en campo es compleja. Tam-

bién la integración de los Sistemas de Monitoreo de

Condición en el entorno de automatización exis-

tente implica un esfuerzo considerable y a veces

sólo se consigue de manera insuficiente.

Los CMS de la nueva generación, sin embargo,

permiten la profunda integración en la tecnología de

automatización. A diferencia de los sistemas anterio-

res, donde las mediciones de alta resolución en va-

rios canales sólo podían producirse en serie a través

SIEMENS AG

Monitoreamiento de condición aumenta la disponibilidad de los molinos verticales

Monitoramento de condição aumenta a disponibilidade dos moinhos verticais

1 Sistemas de monitoramento de condição: integração em vez de reequipamentoA utilização de sistemas de monitoramento de condi-ção (da sigla inglesa CMS Condition Monitoring Sys-tem) é o estado da arte em fábricas industriais moder-nas. No entanto, ainda há componentes industriais adaptados às instalações já existentes, devido ao fato de que muitas empresas economizam nos custos de investimento nas instalações de novas plantas ou não consideram necessário o uso de CMS durante o período de garantia. Apesar das vantagens gerais, também há desvantagens, tais como um aumento dos custos de capital, os problemas de interface ou má acessibilidade do local de instalação. Portanto, a adaptação de uma unidade principal, por exemplo, é muitas vezes apenas um acordo com vantagens: por exemplo, o posicionamento dos acelerômetros fora da caixa de engrenagens é frequentemente desfavo-rável, uma vez que a caixa da máquina não é ótima para a transmissão de ruído propagado a partir da fonte de vibração até o sensor. Por outro lado, é com-plexo o posicionamento posterior dos fios dos senso-res em campo. Além disso, a integração de Sistemas de Monitoramento de Condição nas proximidades da automatização existente envolve um esforço consi-derável e, por vezes, é insuficientemente realizado.

CMS da nova geração, no entanto, permite a inte-gração em profundidade da tecnologia de automação. Ao contrário dos sistemas anteriores, onde as medições de alta resolução em vários canais só podiam ser pro-duzidas em série através de sinais de multiplicadores, os sistemas modernos operam de forma síncrônica e

SISTEMA DE MONITOREO DE CONDICIÓN SIPLUS CMS

Con el Sistema de monitoreo de condición SIPLUS CMS es posible controlar de forma permanente los estados de los componentes sujetos a desgaste (como por ejemplo, motor, caja de transmi-sión, rodamientos), así como las partes críticas de la máquina. El constante monitoreo, registro y análisis de las tendencias y de este modo el reconocimiento temprano de las fallas amenazantes son un medio adecuado para reducir al mínimo los tiempos de parada. SIPLUS CMS es un sistema de análisis rentable, modular y escalable y de diagnóstico, optimizado por medio del registro y evaluación de señales binarias y analógicas, así como de datos numéricos.

SISTEMA DE MONITORAMENTO DAS CONDIÇÕES SIPLUS CMS

Com o sistema de monitoramento de condição SIPLUS CMS é possível controlar permanentemente os estados dos componentes sujeitos a desgaste (como por exemplo, motor, caixa de transmis-são, rolamentos), assim como as partes críticas da máquina. O monitoramento constante, registro e análise das tendências e, por-tanto, o reconhecimento precoce de falhas ameaçadoras são um meio adequado para minimizar o tempo de inatividade. SIPLUS CMS é, um sistema de análises rentável, modular, escalável e de diagnóstico, otimizado por meio de registros e avaliação de sinais digitais e analógicos, assim como de dados numéricos.



de multiplexores de señales, los sistemas modernos

funcionan de forma sincrónica con un alto número

de canales y son además modulares y expandibles.

Esos sistemas de monitoreo instalados en fábrica ya

muestran sus ventajas durante la puesta en marcha

de la planta. Estas ventajas incluyen una corrida de

pruebas simplificada después de la instalación final,

ya que las mediciones de aceptación son ya realiza-

das por medio del CMS. Por otra parte, el tiempo de

puesta en marcha se reduce, ya que los ingenieros

de automatización, los expertos en conversión, los

expertos en motores, los expertos en transmisión y

los fabricantes de la planta tienen acceso a una base

de datos consistente. Al mismo tiempo, los errores

de funcionamiento y la sobrecarga de la transmisión

pueden ser evitados durante la puesta en servicio,

ya que la supervisión del umbral de vibraciones y

cargas está activa desde el inicio. Incluso los indi-

cadores de resultados y estados de referencia están

disponibles desde el primer día, lo cual es útil en

particular para el análisis de tendencias. Otra venta-

ja es la solución de problemas simplificada a través

de todo el proceso y la unidad de tren, ya que todas

las señales están disponibles en una plataforma de

software. Y por último pero no menos importante, el

sistema de fábrica instalado proporciona a los opera-

dores un conocimiento completo de todos los estados

de la máquina y de eventos especiales durante todo

el ciclo de vida. Estas ventajas de la integración de

la CMS se explicarán a continuación tomando como

ejemplo un molino vertical, automatizado con tecno-

logía de accionamiento Siemens (Fig. 1).

2 Buen funcionamiento de las unidades de engra-naje de molinos verticales con motor integradoLos molinos verticales se utilizan, en particular,

para la trituración de piedra caliza, clinker, esco-

rias, cal y yeso en la industria primaria, así como

de carbón en la tecnología de plantas de energía.

Los molinos muelen la materia prima con un espe-

sor de hasta 60 mm (Fig. 3) a un tamaño de grano

muy fino en la escala de micras y con ello juegan

un papel clave en el proceso de producción. Con el

diseño de los molinos verticales de acuerdo con la

Figura 1, una mesa de molienda blindada y resis-

tente al desgaste (5) se hace girar por una unidad

de accionamiento Siemens de molino vertical (1, 2,

3). Los dos a seis rodillos de molienda resistentes al

desgaste (4) son estacionarios, pero están conecta-

dos verticalmente y de manera movible al bastidor

del molino y gracias a su propio peso soportado por

fuerzas aplicadas hidráulicamente (7), presionan

sobre la mesa de molienda (5), donde la carga del

molino, alimentada por el alimentador de material

se acumula. El aire caliente para el secado es so-

plado a través de la entrada de gas caliente (6). El

producto molido es extraído continuamente por el

separador de aire, cuyo accionamiento también es

suministrado por Siemens.

com um grande número de canais e também são mo-dulares e expansíveis. Esses sistemas de monitoramen-to instalado na fábrica já mostra seus benefícios du-rante o comissionamento da planta. Essas vantagens incluem um teste simplificado após as instalação final, já que as medições para aceitação são já realizadas pelo CMS. Além disso, o tempo de arranque é reduzido, já que os engenheiros de automação, os especialistas em conversão, os especialistas em motores, os especia-listas em transmissão e os fabricantes da fábrica têm acesso a um banco de dados consistente. Ao mesmo tempo, as avarias de funcionamento e a sobrecarga de transmissão podem ser evitadas durante o início, já que a supervisão dos limites de vibrações e cargas de está ativa desde o início. Mesmo os indicadores de resultados e estados de referência estão disponíveis a partir do primeiro dia, o que é particularmente útil para análise de tendência. Outra vantagem é a resolução de problemas simplificados através de todo o processo e a unidade de acionamento, já que todos os sinais es-tão disponíveis em uma plataforma de software. E por último mas não menos importante, o sistema de fábri-ca instalado oferece aos operadores um conhecimento completo de todos os estados da máquina e de eventos especiais durante todo o ciclo de vida. Estas vantagens da integração do CMS será explicado usando como exemplo um moinho vertical, automatizada com tec-nologia de acionamento Siemens (Figura 1).

2 Bom funcionamento das unidades de engre-nagem dos moinhos verticais com motor integradoMoinhos verticais são usados em particular para tritu-rar calcário, clínquer, escória, calcário e gesso na in-dústria primária, assim como de carvão na tecnologia de fábricas de energia. Os moinhos moem a matéria--prima com uma espessura de até 60 mm (Figura 3) para um tamanho de grão muito fino na escala de

Siem

ens

1 Estructura general de un molino vertical con accionamiento conven-cional Siemens

Estrutura geral de um moinho vertical com acionamento conven-cional

PFEIFFER. CREAMOS HITOS.DESDE 1864.

De la idea de un hombre, al mayor molino del mundo

En los comienzos de la industrialización en Europa, Jacob Pfeiffer tuvo una visión: la

molienda de materias primas minerales a gran escala. En calidad de empresa familiar,

nos inspiramos y dejamos llevar por su idea y entusiasmo desde hace 150 años. Y a día

de hoy seguimos creando hitos como uno de los líderes en tecnología del sector presentes

en todo el mundo. Nos respaldan las mejores prestaciones de la última ingeniería “made

in Germany” y la gran calidad de un fabricante con fabricación propia capaz de garantizar

la máxima vida útil y fi abilidad. Jacob Pfeiffer estaría orgulloso de ello.

www.gpse.de

1864Jacob y Karl Pfeiffer fundan la fábrica de maquinaria y fundi-ción de hierro Pfeiffer

1890Primer separador de aire de la industria cementera

1894Primera molienda de cemento en un molino Pfeiffer

1925Mayor molino de cemento del mundo

1956Primeros molinos MPS para moler material crudo y carbón

1979Primer molino vertical para moler cemento

1994Lanzamiento de las series B de MPS con rendimiento mejorado

2006Primer molino MVR para moler cemento

2007Primer molino vertical con MultiDrive®

2014Mayor molino vertical de cemento del mundo, en fase de montaje

GERGERGE MAN ENNGINGINGINEERINGNGG

SINCE 186866444

YEARS



El engranaje (Fig. 2) es prácticamente el pivo-

te de un molino vertical. Aquí, todas las unidades

deben proporcionar el más alto rendimiento en

poco espacio y la máxima disponibilidad. El nuevo

concepto de accionamiento Siemens Flender EMPP

ofrece la síntesis óptima de la tecnología de ac-

cionamiento mecánico y eléctrico: el variador de

velocidad del accionamiento consiste en un mo-

tor desarrollado recientemente que está conectado

directamente a dos etapas planetarias. No posee

componentes abiertos y es particularmente fiable

y ágil. El motor es accionado por un convertidor

de frecuencia y es particularmente adecuado para

molinos verticales en el rango de rendimiento de

varios megavatios. El motor síncrono de imán per-

manente sin escobillas con cojinetes deslizantes di-

rectamente integrados en la carcasa del engranaje

es una característica especial. Este accionamiento

es especialmente robusto y tiene un alto grado de

protección, entre otras cosas debido a la elimina-

ción de la etapa de engranaje cónico propenso al

desgaste y el embrague, ya que no se requieren se-

llamientos de aceite dinámicos exteriores.

3 La fusión de la información de estado de la automatización y los sensores adicionalesLa primera vez que se aborda el tema de Monito-

reo de Condición para accionamientos rotatorios, a

menudo surge la pregunta de por qué es necesario,

aparte del sistema de automatización, un sistema

adicional de medición y análisis. Esto es básica-

mente debido a las altas velocidades de muestreo

de señal requeridas. Daños relacionados con el des-

gaste de los rodamientos, por ejemplo, se reflejan

principalmente en un aumento de las amplitudes de

resonancia estructurales en el rango de 3 a 8 kHz.

Con el fin de evitar los efectos de aliasing, frecuen-

cias de muestreo de 24 kHz (0.042 ms) o más (resp.

tiempos de muestra más cortos) son necesarias para

mícrons e, assim, desempenham um papel-chave no processo de produção. Com o desenho do moinho ver-tical de acordo com a Figura 1, uma mesa de moagem blindada e resistente ao desgaste (5) é rodada por uma unidade de acionamento da Siemens de moinho verti-cal (1, 2, 3). Dois a seis rolos de moagem resistentes ao desgaste (4) são estacionários, mas estão conectados verticalmente e de modo móvel à estrutura do moinho e graças a seu próprio peso suportado por forças apli-cadas hidraulicamente (7), comprimem sobre a mesa de moagem (5), onde a carga do moinho, alimentada pelo alimentador de material se acumula. O ar de se-cagem quente é soprado através da entrada do gás quente (6). O produto moído é continuamente removi-do pelo separador de ar, cuja operação também é for-necida pela Siemens. A engrenagem (Figura 2), é pra-ticamente o pivô de um moinho vertical. Aqui, todas as unidades devem fornecer a mais alta performance em um espaço pequeno e a máxima disponibilidade. O novo conceito de acionamento Siemens Flender EMPP oferece a síntese ideal de acionamento mecâni-co e elétrico: o variador de velocidade do acionamento consiste em um motor desenvolvido recentemente que está diretamente conectado a duas etapas planetárias. Não possui componentes abertos e é particularmente confiável e ágil. O motor é acionado por um conversor de frequência e é particularmente adequado para moi-nhos verticais na gama de desempenho de vários me-gawatts. O motor síncrono de ímã permanente brush-less com apoios deslizantes diretamente integrados na caixa de engrenagens é uma característica especial. Esta operação é particularmente robusta e tem um ele-vado grau de proteção, entre outras coisas, devido à eliminação da fase de engrenagem cônica sujeitas a desgaste e a embreagem, uma vez que não é exigida vedação externa de óleo dinâmico.

3 A incorporação das informações sobre o estado de automação e dos sensores adicionaisA primeira vez que se aborda o assunto de Monitora-mento de Condição para unidades rotativas, muitas vezes surge a pergunta por que é necessário, além do sistema de automação, um sistema adicional de medição e análises. Este é basicamente devido às altas velocidades de amostragem de sinal exigidas. Danos relacionados com o desgaste dos rolamen-tos, por exemplo, são refletidos, principalmente em um aumento da amplitude de ressonância estrutural na gama de 3 a 8 kHz. A fim de evitar os efeitos de aliasing, frequências de amostragem de 24 kHz (0.042 ms) ou mais (resp. tempos de amostragem mais curto) são necessárias para a medição das vibrações. A alta frequência de amostragem é acompanhada pela necessidade de uma grande memória de trabalho e grande potência de cálculo para compreensão de dados brutos de medição. Em geral, estes requisitos não eram cumpridos pelos sistemas de automatiza-ção anteriores. Portanto, para a análise de vibração e o monitoramento de pares com um dinâmico alto, Si

emen

s

2 Presentación de la caja de engranaje re-cientemente desarrolla-da con motor integradoApresentando a caixa de engrenagens recém-de-senvolvida com motor integrado

Experiencia en la Industria del Cemento

Visítenos en

XXXITÉCNICO FICEM



la medición de las vibraciones. La alta frecuencia

de muestreo viene acompañada por la necesidad de

una gran memoria de trabajo y gran potencia de

cálculo para la compresión de datos brutos de medi-

ción. En general, estos requisitos no eran cumplidos

por los sistemas de automatización anteriores. Por

lo tanto, para el análisis de vibración y el monitoreo

del pares con una alta dinámica, una tecnología de

medición y métodos de análisis específicados son

indispensables. Otros datos de estado relevantes, de

cualquier forma disponibles en el sistema de au-

tomatización, pueden ser también incluidos en el

sistema de monitoreo de condición.

4 El uso óptimo del CMS a través de la combinación con el acceso remoto Las preocupaciones de seguridad de TIC y falta de

confianza a menudo se expresa como una razón

para no permitir el acceso remoto a los sistemas

industriales. Siemens ofrece una solución que per-

mite la reducción de los riesgos al mínimo. Los

servicios remotos de Siemens con ello se basan en

la plataforma común de servicio remoto (cRSP),

que ya se ha establecido en otras ramas en todo

el mundo, como la ingeniería médica o energética.

La seguridad de la conexión remota es garantizada

mediante las infraestructuras certificadas según la

norma ISO 23001, así como las estrictas normas de

seguridad.

La separación de las redes por medio de la lla-

mada red perimetral garantiza la libertad de re-

troalimentación. Las conexiones de seguridad a

través de túneles cifrados basados en IPsec o SSL

aseguran que el tráfico de datos no pueda ser in-

terceptado. En este caso, el alto nivel de seguridad

también impresionó al cliente.

5 Experiencias positivas a partir de la puesta en marchaLa medición del monitoreo de condición se utilizó

primero en la prueba de funcionamiento del moli-

no de cemento equipado con el accionamiento de

Flender EMPP. La tecnología de medición demostró

inmediatamente su excelencia, ya que un pequeño

fallo en la configuración del banco de pruebas, el

cual podría haber dado lugar a daños graves, fue

detectado enseguida: debido al exceso de aceite,

las pérdidas por salpicadura que se produjeron en

el espacio de aire del motor eran tan altos que se

produjeron altas temperaturas inadmisibles en los

imanes permanentes. La no detección del fallo hu-

biera causado ya un daño preliminar del rotor del

motor. El resto de la ejecución de las pruebas trans-

currieron sin problemas; todas las señales fueron

registradas y documentadas por medio del CMS.

Debido al cableado en gran parte completado,

probado, y parcialmente enchufable, la instalación

de la planta del cliente se llevó a cabo de manera

rápida y sin inconvenientes. Entonces, el momento

são indispensáveis uma tecnologia de medição e mé-todos de análises específicos. Outros dados de estado relevante, de qualquer forma disponível no sistema de automatização também podem ser incluídos no sistema de monitoramento de condição.

4 A utilização ótima do CMS através da combinação com o acesso remotoAs preocupações da TIC com a segurança e a falta de confiança é muitas vezes expressa como uma razão para não permitir o acesso remoto aos sistemas in-dustriais. A Siemens oferece uma solução que permite a redução dos riscos ao mínimo. Os serviços remotos da Siemens são, baseiam-se na plataforma comum de serviço remoto (cRSP), que já foi estabelecida em outras filiais ao redor do mundo, como a engenha-ria médica ou energética. A segurança da conexão remota é garantida mediante as infra-estruturas de certificação segundo a norma ISO 23001, assim como as normas de segurança rígidas.

A separação das redes através da chamada rede pe-rímetral garante a liberdade de retroalimentação. As conexões de segurança através de túneis criptografa-dos baseado em IPsec ou SSL garantem que o tráfego dos dados não possam ser interceptados. Neste caso, o nível de segurança também impressionou ao cliente.

5 As experiências positivas a partir da implementaçãoO monitoramento das condições de medição foi pri-meiro utilizado no teste de funcionamento do moi-nho de cimento equipado com o acionamento da Flender EMPP. A tecnologia de medição demonstrou imediatamente suas vantagens, já que um pequeno erro na configuração do banco de testes, o qual po-deria ter resultado em danos sérios, foi em seguida detectado: devido ao excesso de óleo, as perdas por respingos que se produziram no espaço de ar do mo-tor eram tão altas que forma produzidas altas tem-peraturas inaceitáveis nos ímãs permanentes. A não detecção da falha poderia ter causado um dano pre-

Siem

ens

3 Transporte de clinker al molino de cemento para ser finamente molido

Transporte de clínquer ao moinho de cimento para ser moído fina-mente


emocionante legó al iniciar el accionamiento ubi-

cado bajo el molino por primera vez. Aquí, otra

ventaja del CMS se hizo evidente. El PC Microbox

utilizado para el registro de datos ya se había insta-

lado, en la sala de operación en otro edificio a unos

100 m de distancia, y conectado a través de un ca-

ble de fibra óptica (OFC). Durante la primera pues-

ta en marcha sin embargo, el técnico instalador

quería estar lo más cerca posible al accionamiento

y el convertidor para ver la alta resolución de los

datos de medición en línea (velocidad de rotación,

el par, las señales del convertidor). Dado que el sis-

tema de medición está conectado en red a través

de Firewire, en lugar de PC Microbox, un compu-

tador portátil pudo ser utilizado para el registro

y la visualización de datos, el cual fue instalado

en las proximidades del accionamiento al lado del

portátil para operar el convertidor de frecuencia

(véase Fig. 4) . Con el fin de evaluar la influencia

de los parámetros de control sobre la dinámica del

accionamiento, los análisis de frecuencia en línea

de la señal del par fueron calculados y mostrados

en tiempo real por medio del Sistema de Monitoreo

de Condición.

Otra de las ventajas del concepto modular sur-

gió, cuando el técnico instalador solicitó la docu-

mentación temporal de señales del convertidor y de

señales externas adicionales, la cual no había sido

proporcionada durante el diseño del proyecto. Esta

solicitud pudo ser atendida a los pocos minutos, co-

nectando un nodo de entrada analógica Siplus CMS

al sistema de bus CMS a través de Firewire. Los da-

tos adicionales estuvieron disponibles de inmedia-

to y sincronizaron cronológicamente con los otros

datos. Al finalizar los trabajos de puesta en marcha,

el nodo simplemente se volvió a desmontar.

Con la posibilidad prevista de Siplus CMS de

realizar cálculos en tiempo real de todas las se-

ñales de medición, tales como espectros de Fourier

(sobre la base de una función integrada FFT), el

liminar no rotor do motor. O resto da execução dos testes transcorreram sem problemas; todos os sinais foram registrados e documentados pelo CMS.

Devido à fiação concluída em grande parte, tes-tada e parcialmente ligada, a instalação da fábrica do cliente foi realizada de forma rápida e sem inconve-nientes. Em seguida, chegou o momento emocionante ao iniciar o acionamento localizado pela primeira vez sob o moinho. Aqui, outra vantagem da CMS tornou--se evidente. O PC Microbox utilizado para o registro de dados já tinha sido instalado na sala de operação em outro edifício cerca de 100 metros de distância, e conectado através de um cabo de fibra óptica (OFC). Durante o comissionamento no entanto, o instalador queria estar o mais próximo possível do acionamento e do conversor para ver a alta resolução dos dados de medição em linha (velocidade de rotação, torque, conversor de sinais). Uma vez que o sistema de medi-ção está ligado em rede através de Firewire, em vez de um PC Microbox, um computador portátil pode ser utilizado para o registro e a visualização dos dados, os quais foram instalados nas proximidades do acio-namento ao lado do computador portátil para operar o conversor de frequências (veja a Figura 4). Com a finalidade de avaliar a influência dos parâmetros de controle sobre a dinâmica do acionamento, as aná-lises de frequência em linha de sinal de torque foram calculadas e visualizadas em tempo real por meio do Sistema de Monitoramento de Condições.

Uma outra vantagem do conceito modular surgiu quando o instalador solicitou a documentação tempo-rária de sinais do conversor e de sinais externos adi-cionais, os quais não haviam sido fornecidos durante a concepção do projeto. Este pedido pode ser atendi-do em poucos minutos, conectando um nó de entrada analógica SIPLUS CMS ao sistema bus CMS via Fi-rewire. Os dados adicionais estavam imediatamente disponíveis e cronologicamente sincronizados com os outros dados. Após a conclusão dos trabalhos de comissionamento, o nó foi simplesmente desmontado.

Siem

ens

4 Durante la puesta en marcha en la planta, las ventajas del concepto se evidencian: flexible, monitoreado indepen-diente de la ubicación gracias al Firewire conectado vía LWL, análisis adicionales en línea en la planta y registro de la señal síncrona conectada con un mínimo esfuerzo

Durante o comissio-namento da planta, as vantagens do conceito são evidentes: flexível, monitoramento inde-pendente da localiza-ção graças ao Firewire conectado via LWL, análises adicionais online na fábrica e registro do sinal síncrono conectado com o mínimo esforço



diagnóstico rápido de todas las señales de medi-

ción fue posible desde una temprana etapa. En este

caso, durante la ejecución de la prueba se detectó

que la calidad de las señales del sensor de veloci-

dad debía ser mejorada por medio de una alinea-

ción renovada. En el curso de la puesta en marcha,

la optimización de los parámetros de regulación

pudo ser simplificada mediante el ajuste en línea

de los diferentes valores de medición con factores

sintéticos. La influencia de diferentes parámetros

y estructuras de regulador fue inmediatamente

comprensible y documentable. El análisis de fallos

del proceso se simplificó en gran medida a través

de la sincronía de las señales, ya que las señales de

proceso y las señales dinámicas de accionamiento

pudieron ser correlacionadas. En la culminación

del primer trabajo de puesta en marcha, el Sistema

de Monitoreo de Condición fue cambiado al modo

de monitoreamiento y registro. La señal de par

del Sistema de Monitoreo de Condición se utiliza

como protección contra sobrecargas y causa la es-

tabilización del proceso a través del convertidor.

Así, el CMS protege la unidad desde el primer mi-

nuto.

En el curso posterior, los parámetros del con-

vertidor fueron optimizados. Aquí, el acceso remoto

seguro a través de la plataforma de servicio remoto

común (cRSP) fue ventajoso, ya que el experto en

convertidores pudo llevar a cabo modificaciones de

los parámetros mediante el acceso remoto a través

del PC Microbox en comunicación con el cliente,

sin tener que viajar a la planta. La optimización

de los parámetros del convertidor y la mejora co-

rrespondiente de la dinámica del par y de los pro-

cesos fueron documentadas por medio de CMS, los

estados de referencia fueron determinados. Desde

entonces, la unidad ha estado funcionando sin pro-

blemas y con alta disponibilidad.

6 Conclusión Un moderno CMS, profundamente integrado en

la automatización, ofrece numerosas ventajas -

en particular, cuando se combina con el servicio

remoto seguro. La experiencia demuestra que el

aumento de la disponibilidad de los accionamien-

tos se puede demostrar mientras que los costos de

mantenimiento son reducidos. En el futuro es de

esperar que en base a las experiencias exhaustivas

de campo, la calidad de los diagnósticos automáti-

cos se continúe perfeccionando. El estándar de in-

tegración de sistemas de medición de par altamente

dinámicos en los trenes de transmisión significa

que los daños no ocurrirán en absoluto, porque so-

brecargas serán evitadas y pronósticos más preci-

sos en cuanto a la vida residual se hacen posibles

en base a datos profundos. Estos pronósticos son

una contribución esencial para el aumento de la

disponibilidad y la productividad de las plantas au-

tomatizadas complejas.

Com a possibilidade prevista do SIPLUS CMS de realizar cálculos em tempo real de todos os sinais de medição, tais como espectros de Fourier (com base em uma função integrada FFT), foi possível desde uma etapa inicial o diagnóstico rápido de todos os sinais de medição. Neste caso, durante a execução de um teste verificou-se que a qualidade dos sinais do sensor de velocidade deveria ser melhorada por meio de um alinhamento renovado. Durante a inicializa-ção, a otimização dos parâmetros de controle pode ser simplificada, ajustando os valores diferentes de medição on-line com fatores sintéticos. A influência de diferentes parâmetros e estruturas do controlador foi imediatamente compreensível e documentada. A análise de falhas do processo foi bastante simplifi-cada através da sincronia dos sinais, uma vez que os sinais de processo e os sinais dinâmicos de aciona-mento puderam ser correlacionados. No ponto cul-minante da primeira implementação de trabalho, o Sistema de Monitoramento de Condições foi alterado para o modo de monitoramento e registro. O sinal de torque do Sistema de Monitoramento de Condi-ções é utilizado como proteção contra sobrecargas e causa estabilização do processo através do conversor. Assim, o CMS protege a unidade desde o primeiro minuto.

Na continuação do curso, os parâmetros do con-versor foram otimizados. Aqui, o acesso remoto se-guro através da plataforma de serviços remotos co-mum (cRSP) foi vantajoso, uma vez que os peritos em conversores pode realizar as alterações dos parâme-tros por acesso remoto através do PC Microbox em comunicação com o cliente, sem ter que se deslocar para a planta. A otimização dos parâmetros do inver-sor e a melhoria correspondente da dinâmica do tor-que e dos processos foram documentadas pelo CMS, os estados de referência foram determinados. Desde então, a unidade esta funcionando sem problemas e com alta disponibilidade.

6 ConclusãoUm moderno CMS, profundamente integrado na au-tomação, oferece numerosas vantagens – especial-mente, quando combinado com um serviço remoto seguro. A experiência tem mostrado que o aumento da disponibilidade das unidades podem ser demons-tradas quando os custos de manutenção são reduzi-dos. No futuro, espera-se que, com base na extensa experiência de campo, a qualidade dos diagnósticos automáticos continuem a se aperfeiçoar. O padrão da integração do sistema de medição de torque altamen-te dinâmico nos trens de transmissão significa que os danos não iram ocorrer, pois sobrecargas serão evitados, e prognósticos mais precisos em termos de previsões de vida residual são possíveis com base em dados qualitativos. Estes prognósticos são uma con-tribuição essencial para aumentar a disponibilidade e a produtividade das fábricas com automatização complexas.

Mueve las fábricas cementeras 24/7


1 Introducción A fin de producir cemento de una forma “mejor”,

la industria del cemento continuamente optimiza el

proceso de fabricación de cemento. “Mejor” abarca

una amplia gama de parámetros desde el costo de

producción, la calidad del cemento, las propiedades

del cemento y, claro, el impacto ambiental. Aunque

han tenido lugar muchos desarrollos nuevos e intere-

santes en estas áreas, muchos de los desafíos de con-

trolar el proceso del cemento permanecen inalterados

desde los primeros días de la industria.

Estabilidad operacional continua siendo un obje-

tivo fundamental y lo que se encuentra en el camino

de este objetivo son las causas de variación y las fa-

PANALYTICAL

CNA en las canteras – problemas y soluciones


1 Introdução A fim de produzir cimento de uma forma “melhor”, a indústria do cimento continuamente otimiza o pro-cesso de fabricação de cimento. “Melhor” abrange uma ampla gama de parâmetros desde o custo de produção, a qualidade do cimento, propriedades do cimento e, claro, o impacto ambiental. Embora te-nham acontecido muitos desenvolvimentos novos e interessantes nessas áreas, muitos dos desafios de controlar o processo de cimento permanecem inalte-rados desde os primeiros dias da indústria.

Estabilidade operacional continua a ser um ob-jetivo fundamental e o que se encontra no cami-nho desse objetivo são causas de variação e falhas

Planta en Tuban, Indonesia

Planta em Tuban, Indonésia

TEXTO Jeffrey Kemmerer, Jérôme Gondeau, PANalytical B.V., Almelo/Holanda

Estabilidad operacional continua es un objetivo fundamental en el desempeño de cualquier

Estabilidade operacional continua a ser um objetivo fundamental no desempenho de qualquer

planta. En el camino para alcanzar este objetivo, hay muchos obstáculos a ser superados –

da planta. No caminho para atingir este objetivo, há muitos obstáculos a serem superados – desde

desde las materias primas hasta los procesos de producción y los equipos técnicos. El control de

matérias-primas até os processos de produção e equipamentos técnicos. O controle de qualidade

calidad es esencial ya desde el principio del proceso, pues disturbios son capaces de interferir

é essencial já no princípio do processo, pois distúrbios são capazes de interferir em todo o processo

en todo el proceso haciendo imposible las operaciones sin inconvenientes y eficientes.

tornando impossível as operações suaves e eficientes.


Analyzing // MATERIALS

llas de funcionamiento. Un desafío fundamental son

las materias primas que son normalmente extraídas

de fuentes de variabilidad natural. Producir materia

prima químicamente correcta y estable es un requisi-

to fundamental para apoyar el buen funcionamiento

de la operación del proceso de pirotecnia. Sin mate-

ria prima estable, las perturbaciones son capaces de

interferir en todo el proceso haciendo imposible las

operaciones sin inconvenientes y eficientes.

2 El análisis del material a granel basados en tecnología de neutronesInstrumentos basados en la tecnología de neutrones

fueron efectivamente utilizados para este fin hasta

más de dos décadas. Estos analizadores tienen la ven-

taja de examinar casi todo el material que pasa en la

banda y rápidamente proporcionan un análisis ele-

mental del material “visto”.

Una vez que el analizador se basa en interaccio-

nes nucleares, los resultados son independientes de

la estructura del mineral. Al contrario de los análisis

de rayos X (XRF de la sigla inglesa X-ray fluores-

cence), el infrarojo cercano (NIR de la sigla inglesa

Near Infrared), o de espectroscopia de plasma indu-

cida por láser (LIBS da sigla inglesa Laser Induced

de funcionamento. Um desafio fundamental são as matérias-primas que são normalmente extraídas de fontes com variabilidade natural. Produzir matéria--prima quimicamente correta e estável é um requisito fundamental para uma operação suave do piropro-cesso. Sem matéria-prima estável, as perturbações são capazes de interferir em todo o processo tornan-do impossível as operações suaves e eficientes.

2 A análise de material a granel baseada na tecnologia de NeutronsInstrumentos baseados em Nêutrons foram efeti-vamente utilizados para este fim há mais de duas décadas. Estes analisadores têm a vantagem de analisar praticamente todo o material que passa na esteira e rapidamente proporcionam uma análise elementar do material “visto”.

Uma vez que o analisador se baseia em intera-ções nucleares, os resultados são independentes da estrutura mineral do material. Ao contrário das aná-lises de raios-X (da sigla inglesa XRF x-ray analy-ses), de infravermelho próximo (da sigla inglesa NIR Near Infrared), ou de espectroscopia com plasma in-duzido por laser (da sigla inglesa LIBS Laser induced Break down Spectroscopy), os instrumentos nuclea-



Breakdown Spectroscopy), los instrumentos nuclea-

res pueden proveer un análisis relativamente preci-

so de todo el volumen del proceso.

Los primeros instrumentos nucleares fueron ba-

sados en isótopos. El material pasaba bajo (o sobre)

un isótopo emitiendo neutrones (muchas veces Cali-

fornio-252) para así activar los núcleos de la materia

prima y con la radiación gama resultante era medida.

Por más de una década, la vida útil de los tubos de

neutrones eléctricos aumentó y con ello los anali-

zadores basados en tubos se volvieron eficientes y

prácticos. El PANalytical CNA (analizador de neutro-

nes controlados) que posee tecnología de neutrones

Sodern es el más común de estos analizadores.

Los instrumentos basados en tubos ofrecen un

número de ventajas en relación con los sistemas a

base de isótopos:

» Seguridad – una vez que el flujo de neutrones

es generado por un tubo alimentado eléctrica-

mente, un simple enclavamiento eléctrico puede

interrumpir el flujo de neutrones para permitir

el acceso seguro al área de análisis y a sus es-

tructuras internas. Mientras que un blindaje está

disponible para proteger el área, inclusive cuan-

do el analizador está funcionando, muchas veces

una simple barrera e interruptores de proximi-

dad pueden proporcionar una seguridad inigua-

lable para los trabajadores de la fábrica.

» Controlabilidad – el flujo de neutrones a partir

de un tubo eléctrico puede ser controlado ajus-

tando el voltaje y la corriente que llega al tubo.

res podem fornecer uma análise relativamente pre-cisa de todo o volume do processo.

Os primeiros instrumentos nucleares foram ba-seados em isótopos. O material passava por baixo (ou acima) de um isótopo emissor de nêutron (mui-tas vezes Califórnio-252) para assim ativar os nú-cleos da matéria-prima e com isso a radiação gama resultante era medida. Por mais de uma década, a vida útil dos tubos de nêutrons elétricos e com isso, aumentou por mais de uma década, os analisadores baseados em tubos se tornaram eficientes e práticos. O PANalytical CNA (analisador de nêutrons contro-lados) que possui tecnologia de nêutrons Sodern é o mais comum desses analisadores.

Os instrumentos baseados em tubos fornecem um número de vantagens em relação aos sistemas à base de isótopos: » Segurança – Uma vez que o fluxo de nêutrons é

gerado por um tubo alimentado eletricamente, um intertravamento elétrico simples pode inter-romper o fluxo de nêutrons para permitir o aces-so seguro à área de análises e a suas estruturas internas. Enquanto a blindagem está disponível para proteger a área, mesmo quando o analisa-dor está funcionando, muitas vezes uma simples barreira e interruptores próximos podem pro-porcionar uma segurança inigualável para os trabalhadores da fábrica.

» Controlabilidade – O fluxo de nêutrons a partir de um tubo elétrico pode ser controlado ajus-tando a voltagem e a corrente que chega ao

1 Flujo del proceso

Fluxo de processo



Ciclos de retroalimentación internos miden y

regulan el flujo de neutrones, con el fin de pro-

porcionar un funcionamiento estable durante la

vida del tubo. Los isótopos generan neutrones a

través de su decadencia interna y su vida media

es una medida da tasa de decadencia. Califór-

nio-252 tiene una vida media de un poco más

de 2,5 años, lo que significa que después de ese

tiempo, el flujo de neutrones es literalmente

la mitad del de una unidad nueva. Reabaste-

cimientos de la fuente y ajustes de calibración

internos son necesarios para compensar esa

continua decadencia. A pesar de esto, cuando

la reposición se aproxima, la reducción del flujo

de neutrones tiene un impacto negativo en el

funcionamiento del analizador.

» Confiabilidad – los tubos de neutrones son muy

confiables. Una vez energizado, el tubo funcio-

na probablemente en condiciones óptimas para

el resto de su vida – muchas veces por más de

12 000 horas de funcionamiento. Además de

esto, los tubos de reposición disponibles ofrecen

una capa extra de seguridad. Los isótopos tam-

bién son confiables, pero requieren ser reabaste-

cidos cada 2 años de un mercado un tanto volátil

y muchas veces incierto.

Con el fin de discutir y aplicar una solución adecua-

da, es importante definir y entender claramente el

problema. La operación de canteras está claramente

incluida en esta regla. La operación de canteras puede

abarcar una amplia gama de configuraciones – desde

las más simples a las más complexas – y operaciones

desde las más sofisticadas a las más básicas. Un ejem-

plo de estos rangos es descrito a continuación:

3 Problemas en las canteras3.1 Cantera estable Una cantera estable, normalmente requiere un es-

fuerzo mínimo de control, pues en muy pocas oca-

siones ocurren sorpresas durante la extracción de la

roca. Sin embargo, particularmente en plantas de alta

producción, el costo de la adecuación ocasional de la

cantera más que justifica un depósito de inventario y

un analizador para monitorear su composición.

3.2 Cantera complejaLas canteras complejas pueden tener variaciones

químicas significativas de banco a banco, así como

intrusiones de material indeseable. Para crear un

inventario estable son necesarios un monitorea-

miento y una retroalimentación cercanos. La clasi-

ficación puede ser necesaria para desviar la roca de

componentes indeseables para operaciones agrega-

das o pilas de restos.

3.3 Cantera envejecidaMuchas canteras se están aproximando al final de

su vida útil, sin embargo encontrar y permitir sus-

tubo. Malhas de controle com feedback interno medem e regulam o fluxo de nêutrons, a fim de proporcionar um funcionamento estável du-rante a vida do tubo. Isótopos geram nêutrons através de seu decaimento e sua meia-vida é uma medida da taxa de decaimento. Califór-nio-252 tem uma meia-vida de um pouco mais de 2,5 anos, o que significa que após esse tem-po, o fluxo de nêutrons é literalmente a meta-de do de uma unidade nova. Reabastecimentos da fonte e ajustes de calibração internos são necessários para compensar esse contínuo de-caimento. Apesar disso, quando a reposição se aproxima, a redução do fluxo de nêutrons tem um impacto negativo no funcionamento do analisador.

» Confiabilidade – tubos de nêutrons são muito confiáveis. Uma vez energizado, o tubo vai pro-vavelmente funcionar em condições ótimas para o resto da sua vida – muitas vezes por mais de 12 000 horas de funcionamento. Além disso, os tubos de reposição estão disponíveis para ofe-recer uma camada extra de segurança. Isótopos também são confiáveis, mas precisam ser repos-tos a cada 2 anos de um mercado que é um tanto quanto volátil e muitas vezes incerto.

A fim de discutir e aplicar uma solução adequada, é importante definir e entender claramente o proble-ma. Operação de minas estão claramente incluídas nesta regra. Operação de minas de cimento pode abranger uma ampla gama de configurações – des-de simples à mais complexa – e operações da mais sofisticada à muito básica. Uma exemplo destas faixas esta descrita abaixo:

3 Problemas nas minas3.1 Mina estável Uma mina estável, muitas vezes requer um esforço mínimo de controle, pois em poucas ocasiões ocor-rem surpresas durante a extração de rochas. Mesmo assim, particularmente em plantas de alta produção, o custo de distúrbios ocasionais na mina mais do que justifica uma pilha de estoque e um analisador para monitorar sua composição

3.2 Mina complexaMinas complexas podem ter variações químicas significativas de acordo com cada banco, bem como material indesejável. Para criar um estoque estável são necessários monitoramento e feedba-ck próximos. A classificação do material pode ser necessária para desviar a rocha com componentes indesejáveis para operações agregadas ou pilhas de rejeitos.

3.3 Mina envelhecidaMuitas minas estão se aproximando do final de sua vida-útil, no entanto encontrar e permitir substi-



tituciones puede ser un proceso caro y demorado.

En muchos casos, el monitoreamiento cercano y el

control a la salida de la cantera pueden extender la

vida útil de la cantera (y tal vez de la planta) más

allá de las expectativas iniciales.

3.4 Fuentes fuera del sitioUn cierto número de plantas, especialmente aque-

llas que pueden ser abastecidas por agua, obtienen

sus materias primas provenientes de la operación de

canteras fuera del sitio o de proveedores indepen-

dientes. Estos materiales pueden ser suministrados

desde la cantera o pre-homogenizados en la cantera.

En ambos casos, el seguimiento cercano de la compo-

sición química de las materias primas que llegan es

necesario para proveer informaciones para posterio-

res mezclas o para dar alarma cuando el material se

encuentra fuera de especificación.

4 SolucionesPara integrar la solución con el problema, un analiza-

dor CNA puede ser instalado en un cierto número de

configuraciones:

» Sólo con mediciones – en los casos en que es

necesaria una acción correctiva limitada, el CNA

puede ser instalado luego el triturador moedor

primario para monitorear la composición del

material alimentado al inventario o a la pila de

mezcla para dar alarma cuando el material está

fuera de especificación.

» Mediciones y control – en los casos en que una

acción correctiva es frecuentemente necesaria, el

CNA puede ser acoplado con el software de con-

trol de la pila para suministrar retroalimentación

para la operación de la cantera y calcular el tipo

de material (los bancos) necesarios para lograr la

especificación de la pila. Ya que los cálculos de

mezcla para las pilas son bastante simples, es un

desafío para los operadores de la cantera proveer

informaciones útiles. En plantas con una sala de

mini-control en la cantera, las informaciones de

control pueden ser vistas en la mesa de un su-

pervisor y éste puede proveer pode instrucciones

por radio para implementar las correcciones. En

muchas plantas sin embargo, la comunicación di-

recta con los conductores de camiones, con ter-

minales móviles o con una serie de semáforos es

necesaria. En todos los casos, una comunicación

fácil y retroalimentación son lo importante en la

cadena de control de varias materias primas.

» Mezcla en una pila – en algunas plantas, el obje-

tivo es crear una pila cercana a la composición de

mezcla de las materias primas. Esto minimiza el

manejo y la corrección de la materia prima nece-

sarias cerca del molino de crudo. Además de los

componentes de las canteras, aditivos de correc-

ción son almacenados en la cantera y dosificados

en la pila, normalmente a través de un cargador

frontal. Los materiales correctivos deben ser adi-

tuições pode ser um processo caro e demorado. Em muitos casos, monitorização de perto e controle da saída da mina pode estender a vida útil da mina (e talvez da planta), bem além das expectativas ini-ciais.

3.4 Fontes Off-site Um certo número de plantas, especialmente aque-las que podem ser abastecidos por via fluvial, ob-têm suas matérias-primas provenientes da explo-ração de jazidas fora do local ou de fornecedores independentes. Estes materiais podem ser forneci-dos diretamente da mina ou pré-homogeneizado na mina. Em ambos os casos, o acompanhamento de perto da composição química das matérias--primas que chegam é necessário para fornecer informações para posteriores misturas ou para dar alarme quando o material chegar fora da especi-ficação.

4 Soluções De modo a integrar a solução com o problema, um analisador CNA pode ser instalado em um certo número de configurações: » Apenas com medições – Em casos em que é ne-

cessária uma ação corretiva limitada, o CNA pode ser instalado após britador primário para monitorar a composição do material alimentado ao estoque ou a pilha de misturas para alarme do material fora de especificação.

» Medições e Controle – Nos casos em que uma ação corretiva é freqüentemente necessária, o CNA pode ser acoplado com o software de controle de pilha para fornecer feedback para os operadores da pedreira e calcular o tipo de material necessários para obter a especificação da pilha. Embora os cálculos de mistura para pilhas sejam bastante simples, é um desafio fornecer informações úteis para os operadores da mina. Em plantas com uma sala de mini--controle na mina, as informações de controle podem ser vistas na mesa de um supervisor e ele pode fornecer instruções por rádio para im-plementar as correções. Em muitas plantas no entanto, a comunicação direta com os motoris-tas de caminhão, com terminais móveis ou com uma série de semáforos é necessária. Em todos os casos, uma comunicação fácil e feedback sao elos importantes na cadeia de controle de vá-rias matérias-primas.

» Mistura na pilha – Em algumas plantas, o ob-jetivo é criar uma pilha perto da composição de matérias-primas. Isso minimiza o manuseio e correções necessárias no do moinho de cru. Além do componentes das minas, aditivos de correção são armazenados na minas agregados à pilha, normalmente através de uma pá carre-gadeira. Os materiais corretivos devem ser adi-cionados levando em consideração a geometria


cionados considerando la geometría de la pila,

con el fin de tenerlos distribuidos uniformemente

en toda la pila.

5 Benefícios Uno de los desafíos de producir con precisión mate-

rias primas de calidad es conocer la composición quí-

mica de los componentes. Si la composición de todos

los componentes es conocida, la mezcla es una opera-

ción trivial. Normalmente, este no es el caso, ya que

muchas veces datos históricos de composiciones anti-

guas o resultados de muestras tomadas son utilizados

para la mezcla. Con el CNA y la homogenización del

inventario, el software de control de la mezcla puede

proveer una estimación precisa de la composición del

material de la cantera el cual es la mayor parte de la

mezcla cruda. Esto deja en duda apenas la composi-

ción de los aditivos y permite la producción controla-

da de una mezcla de materia prima.

6 ConclusionesCNA y otros instrumentos de base nuclear continúan

siendo eficaces para medir y controlar la composi-

ción de la mezcla de materia prima. Estos pueden ser

utilizados para medir la alimentación del inventario,

la alimentación molino de crudo, o de ambas. Las

aplicaciones de inventario fueron destacadas en este

artículo y desempeñan un papel importante en la ob-

tención de la estabilidad de la materia prima.

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da pilha, a fim de tê-los distribuídos uniforme-mente em toda a pilha.

5 BenefíciosUm dos desafios de produzir com precisão várias matérias-primas de qualidade é conhecer a com-posição química dos componentes. Se a composi-ção de todos os componentes é conhecida, a mis-tura torna-se uma operação trivial. Normalmente, este não é o caso, já que muitas vezes composi-ções antigas ou resultados de amostras de caçam-ba são utilizados para a mistura. Com o CNA e com a homogeneização do estoque, software de controle da mistura pode fornecer uma estimati-va precisa da composição do material da mina a qual é a maior parte da mistura crua. Isto deixa em dúvida apenas a composição dos aditivos e permite a produção controlada de uma mistura de matéria-prima.

6 Conclusões O CNA e outros instrumentos de base nuclear con-tinuam a ser eficazes para medir e controlar a com-posição da mistura de matéria-prima. Eles podem ser utilizados para medir a alimentação do estoque, alimentação do moinho de cru, ou de ambas. As aplicações de estoques foram destacadas neste ar-tigo e desempenham um papel importante na ob-tenção de estabilidade da matéria-prima.


Muchas veces nos preguntan sobre los límites fí-

sicos de los sistemas de transporte neumático. La

idea del transporte neumático de larga distancia

recorriendo distancias de varios kilómetros es vista

con escepticismo y casi no hay sistemas con distan-

cias de transporte superiores a 2 km. En el ámbito

de un proyecto, que incluyó el transporte neumá-

tico de polvo de carbón a lo largo de una distancia

de 30 km, Claudius Peters decidió instalar la línea

de prueba de transporte neumático más larga del

mundo, con una extensión de 5,1 km localizada en

las instalaciones del centro técnico de la empresa.

Además del desafío involucrado en la ingeniería de

CLAUDIUS PETERS PROJECTS

Transporte de larga distancia a través de un sistema neumático


Muitas vezes nos perguntam sobre os limites físicos dos sistemas de transporte pneumático. A idéia do transporte pneumático de longa distância percor-rendo distâncias de vários quilômetros é vista com ceticismo e quase não há sistemas com distâncias de transporte superiores a 2 km. No âmbito de um projeto, que inclui o transporte pneumático de pó de carvão ao longo de uma distância de 30 km, Claudius Peters decidiu instalar a linha de testes de transporte pneumático mais longa do mundo, com extensão de 5,1 km localizada nas instalações do centro técni-co da empresa. Além do desafio envolvido na en-genharia de processos, havia uma agenda restrita a

La línea de transporte de larga distancia simu-lada en las instalaciones de Claudius Peters

A linha de transporte de longa distância simulada no local da Claudius Peters

TEXTO Volker Göcke, PLM/Gerente Técnico del Centro Técnico, Claudius Peters Projects GmbH, Buxtehude/Alemania PLM/Gerente Técnico do Centro Técnico, Claudius Peters Projects GmbH, Buxtehude/Alemanha

La base para la concepción de un sistema de transporte neumático es el conocimiento preciso

A base para a concepção de um sistema de transporte pneumático é o conhecimento preciso do

del material a ser transportado. Este es adquirido por medio de análisis de la materia prima

material a ser transportado. Este é adquirido por meio de análises da matéria-prima que determinam

que determina por ejemplo, la distribución granulométrica, la densidad aparente, el contenido

por exemplo, a distribuição granulométrica, a densidade, o teor de umidade e as propriedades de

de la humedad y las propiedades de superficie. Con base en los parámetros del sistema y los

superfície. Com base nos parâmetros do sistema e os referidos dados do material, o processo de con-

datos determinados del material, el proceso de concepción técnica del sistema es realizado,

cepção técnica do sistema é realizado, geralmente utilizando programas especiais de informática.

generalmente utilizando programas especiales de informática.

Conveying // MATERIALS


procesos, había una agenda estricta a ser cumplida,

pues el cliente había especificado que el primer car-

bón en polvo debería ser transportado en el sistema

de prueba tres meses después de la asignación de la

orden para el trabajo de prueba. Gracias a los mu-

chos años de experiencia en construcción de plan-

tas y la cooperación óptima de todos los sectores

involucrados, el proyecto fue realizado dentro del

plazo estipulado y la viabilidad técnica fue compro-

bada en presencia del cliente. Los resultados de las

pruebas confirman los modelos de cálculo aplicados

y permiten una ampliación a mayor escala segura.

1 IntroducciónLa base para la concepción de un sistema de trans-

porte neumático es el conocimiento preciso del ma-

terial a ser transportado (Figura 1). Indispensables

son los análisis de materia prima para determinar

por ejemplo, la distribución granulométrica, la

densidad aparente, el contenido de la humedad y

las propiedades de superficie, y son generalmente

realizadas antes de la fase de ingeniería en el labo-

ratorio de materias primas de Claudio Peters (Figu-ra 2). En el caso descrito, el proceso de concepción

técnica del sistema fue realizado posteriormente,

con base en los parámetros especificados del sis-

ser cumprida, pois o cliente havia especificado que o primeiro carvão em pó deveria ser transportado no sistema de testes dentro de três meses após o pedido de ordem para o trabalho de testes. Graças aos mui-tos anos de experiência em construção de plantas e cooperação otimizada de todos os setores envolvidos, o projeto foi realizado dentro do prazo estipulado e a viabilidade técnica foi comprovada na presença do cliente. Os resultados dos testes confirmam os mode-los de cálculo aplicado e permitem o aumento seguro da escala.

1 Introdução A base para a concepção de um sistema de transporte pneumático é o conhecimento preciso do material a ser transportado (Figura 1). Indispensáveis são as análises de matéria-prima para determinar por exemplo, a distribuição do tamanho das partículas, a densidade, o teor de humidade e as propriedades de superfície, e são geralmente realizadas antes da fase de engenharia no laboratório de matérias-primas da Claudio Peters (Figura 2). No caso descrito, o pro-cesso de concepção técnica do sistema foi realizado

1 Protocolo de inves-tigación del material a ser transportado

Relatório do material a ser transportado

MATERIALS // Conveying


tema y en los datos de material ya determinados.

Programas de computación, desarrollados especial-

mente para ello, son generalmente utilizados como

herramientas de asistencia durante esta etapa.

Luego de la concepción general del sistema de

transporte y de sus componentes, tales como el vo-

lumen del depósito de presión, el tipo y diámetro

interno de la tubería, las pérdidas de presión espe-

radas y el gas de transporte necesario, el planea-

miento de mediciones y el control de los equipos se

llevó a cabo de acuerdo con todos los aspectos rele-

vantes de seguridad (Figuras 3 y 4). Como este pro-

yecto involucra el transporte de polvo de carbón,

todo el sistema de transporte incluyendo el equipo

de eliminación de polvo fue convertido en inerte

por medio de evaporadores de nitrógeno externos.

El monitoreamiento fue hecho online.

posteriormente, com base nos especificados parâme-tros do sistema e nos dados de material já determina-dos. Programas de computação desenvolvidos espe-cialmente para isto são geralmente utilizados como ferramentas de assistência durante este estágio.

Após a concepção geral do sistema de transpor-te e de seus componentes, tais como o volume do reservatório de pressão, tipo e diâmetro interno da tubulação, as quedas de pressão esperada e o gás de transporte necessário, o planejamento de medição e o controle dos equipamentos ocorreram de acordo com todos os relevantes aspectos de segurança (Figuras 3 e 4). Como este projeto envolveu o transporte de pó de carvão, todo o sistema de transporte incluindo o equipamento de despoeiramento foi tornado inerte por meio de evaporadores de nitrogênio externos. O monitoramento foi feito online.

2 El laboratorio de materia prima de Claudius Peters

3 Concepción del siste-ma de medición y de la tecnología de control

O laboratório de mate-rial-prima da Claudius Peters

Concepção do sistema de medição e da tecno-logia de controle

2 Concepción del sistema de transporte El objetivo era demostrar la operación continua. Dada una pér-

dida de presión de transporte de aproximadamente 5 bar, los

únicos dispositivos de alimentación que podrían ser utilizados

fueron depósitos de presión funcionando alternadamente (Fi-guras 5 y 6). En cuanto una línea esta realizando el transporte,

el segundo depósito de presión (Figura 6) tiene que estar lleno

y presurizado.

Durante el cambio de depósito de presión, válvulas de con-

trol posicionadas a la salida garantizan que la tasa de alimenta-

ción permanezca uniforme y continua. Tolvas de alimentación

instaladas antes de los dos depósitos de presión actúan como

recipientes de recibimiento para el sistema de transporte y pue-

den ser alimentados separadamente a través de una válvula de

desvío en la tubería de transporte. La válvula de bola segmen-

tada que fue recientemente desarrollada (Figura 7) fue utilizada

por primera vez como válvula de entrada de aire del sistema.

Las tolvas de alimentación son desenpolvadas a través de

una unidad de filtro. El monitoreamiento de O2 es realizado

online en el tubo de desenpolvamiento. Debido a su compleji-

dad, las exigencias referentes a la medición y el control de la

tecnología son comparables con el las de un sistema de trans-

porte a escala industrial. De hecho, el sistema de medición y

de control de la planta de prueba tienen que ser aún más flexi-

bles y completos. A lo largo de todo la longitud de la línea de

prueba, un enfoque muy particular del trabajo de prueba fue

el análisis del comportamiento del material a ser transporta-

do. Para alcanzar este objetivo, quince transmisores de presión

(Figura 8), fueron instalados en el tubo de transporte, a fin de

registrar continuamente el gradiente de presión a lo largo de

toda la línea de prueba de 5,1 km.

Al diseñar un sistema de transporte neumático, no sólo el

transporte seguro del material debe ser asegurado, sino tam-

bién debe ser considerado el aspecto de un posible desgaste en

el interior del tubo de transporte y en las curvaturas de la tu-

bería. Durante el transporte, el gas se expande, debido a la dis-

minución de la presión en el tubo de transporte de retorno, lo

que resulta en velocidades de transporte elevadas. El resultado

a esas velocidades elevadas es el aumento del desgaste. Como

consecuencia, es necesario aumentar el diámetro interior del

tubo de transporte en puntos previamente calculados de acuer-

do con el aumento de la distancia del punto de alimentación.

Al mismo tiempo, tiene que ser asegurado que la velocidad

no alcance valores menores al valor mínimo exigido para el

transporte fiable del material. La determinación del aumento

del diámetro interior del tubo de transporte en puntos previa-

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Tubería de Transporte Tubos de Transporte

Diámetro interno de la tubería Diâmetro interno do tubo

dR [mm] 83.1/95.8/102.2

Longitud de la tubería segmentada Comprimento do tubo segmentado

Li [m] 1725/1680/1720

Longitud total de transporte Comprimento total de transporte

LR [m] 5125

Altura vertical Altura vertical HR [m] 5Cantidad de curvas de 90° Quantidade de curvas de 90°

nB [1] 65

Tab. 1 Diseño de la tubería de transporte

Desenho dos tubos de transporte



mente calculados requiere operaciones complejas

de computación y para esto también es necesario

una óptima experiencia especializada.

Para garantizar la dosificación con una tasa

constante y controlada, los depósitos de presión son

instalados en células de carga. La tasa de alimen-

tación puede ser regulada por medio de válvulas

2 Concepção do sistema de transporte O objetivo era demonstrar a operação contínua. Dada uma queda de pressão de transporte de apro-ximadamente 5 bar, os únicos dispositivos de ali-mentação que poderiam ser utilizados foram reser-vatórios de pressão funcionando alternadamente (Figuras 5 e 6). Enquanto uma linha esta realizando

4 Representación esquemática del transporte

Representação esquemática do transporte



de regulación en el flujo de salida de los depósitos

de presión, así como a través de la variación de las

presiones superiores en los depósitos de presión.

Para garantizar la velocidad mínima en el punto de

alimentación de la materia prima dentro del tubo

de transporte, la velocidad del gas de transporte es

determinada antes de la alimentación y es man-

tenida constante durante los procesos de arran-

que, operación. Este procedimiento asegura que el

transporte del material pueda ser hecho indepen-

dientemente de la tasa de alimentación de materia

prima, con ello, independientemente de la presión

variable de retorno del proceso de transporte.

De acuerdo con los requisitos de seguridad in-

dustrial, sólo es posible operar el sistema con nitró-

geno. Debido al consumo de gas de transporte no

despreciable, acumuladores de nitrógeno externos

tuvieron que ser unidos a vaporizadores adecuados

y conectados al sistema de prueba. Mientras tan-

to, un acumulador de nitrógeno significativamente

mayor fue adaptado (Figura 9), con el fin de ase-

gurar el funcionamiento independiente del sistema

de transporte a lo largo de períodos de operación

de varias horas.

3 PruebasDe acuerdo con las especificaciones del cliente fue-

ron utilizadas 10 toneladas de carbón duro chileno

pulverizado para las pruebas, los cuales fueron mo-

lidos en nuestro molino de bolas tipo EM 17 (Figu-ra 10) y después secados. El sistema de transporte

neumático posee un control semi-automático, con la

adquisición continua de datos en los puntos de medi-

ción pre-determinados. La Tabla 1 presenta los datos

básicos del proyecto de tubería de transporte, que es

hecho de acero estructural normal. El curso general

de la tubería de transporte es representado en el di-

seño de la instalación mostrada en la Figura 11.

La Figura 12 muestra el sistema típico de trans-

porte a larga distancia. Dos depósitos de presión

conectados en paralelo inyectan el material en un

tubo de transporte principal, que va a un silo de

recepción. La dosificación uniforme del material en

el tubo de transporte es de importancia decisiva para

un transporte seguro. Esto es posible a través del

control del flujo de descarga del depósito de presión

por medio de válvulas de dosificación. En cuanto

una válvula se cierra lentamente, la otra está corres-

pondientemente abierta. Con una regulación ideal,

el flujo de masa transportada permanece constante.

El transporte puede ser efectuado por medio de

dos o varios depósitos de presión conectados en pa-

ralelo. El tubo principal de transporte es general-

mente prellenado con aire presurizado. La mayor

presión en el depósito de presión controla la velo-

cidad de descarga. La presión pre-seleccionada y la

mayor presión monitoreada en el depósito es igual

a la presión máxima esperada de retorno en el tubo

principal de transporte más aproximadamente 0,3

o transporte, o segundo vaso de pressão (Figura 6) tem que estar cheio e pressurizado.

Durante a mudança do reservatório de pressão, válvulas de controle posicionadas na saída garan-tem que a taxa de alimentação permaneça uniforme

5 Depósito de presión 1

6 Depósito de presión 2

Vaso de pressão 1

Vaso de pressão 2

7 La válvula de bola segmentada reciente-mente desarrollada

8 Transmisores de pre-sión en el tubo (margen derecho)

A válvula de esfera seg-mentada recentemente desenvolvida

Transmissores de pres-são no tubo (margem direita)



bar. El transporte comienza cuando la válvula de

bloqueo se abre. El volumen de flujo de gas de trans-

porte es registrado en m3/h de presión de operación

a través de una válvula de control que regula la ve-

locidad inicial necesaria para el transporte del ma-

terial en particular. Así, en cada punto de funciona-

miento se puede garantizar que no haya posibilidad

de obstrucción en el tubo de transporte. La Figura 13 presenta las velocidades a partir del punto de

alimentación del material hacia el silo de recepción.

En este ejemplo, una velocidad de transporte

inicial de aproximadamente 9 m/s fue selecciona-

da (línea roja). La curva verde representa el curso

de la velocidad durante la ruta de transporte con

aumento de las tasas de rendimiento. Una presión

más elevada, en el inicio del tubo de transporte –

provocada por el aumento de la tasa de alimenta-

ción del material – conlleva a una velocidad más

elevada en el final del tubo de transporte. La velo-

e contínua. Funis de alimentação instalados antes dos dois reservatórios de pressão atuam como reci-pientes de recebimento para o sistema de transporte e podem ser alimentados separadamente através de uma válvula de desvio na tubulação de transporte. A válvula de esfera segmentada que foi recentemen-te desenvolvida (Figura 7) foi utilizada pela primeira vez como válvula de entrada de ar do sistema.

Os funis de alimentação são desempoeirados através de uma unidade de filtro. O monitoramento de O2 é realizado online no tubo de despoeiramento. Devido à sua complexidade, as exigências referentes a medição e o controle de tecnologia são compará-veis com as de um sistema de transporte em escala industrial. De fato, o sistema de medição e de con-trole da planta de teste tinham que ser ainda mais flexíveis e abrangentes. Ao longo de todo o compri-mento da linha de testes, um enfoque muito particu-lar do trabalho de testes foi a análise do comporta-mento do material a ser transportado. Para alcançar este objetivo, quinze transmissores de pressão (Figu-ra 8), foram instalados no tubo de transporte, a fim de registrar continuamente o gradiente de pressão ao longo de toda a linha de teste de 5,1 km.

Ao projetar um sistema de transporte pneumá-tico, não só o transporte seguro do material deve ser assegurado, mas também deve ser levado em consideração o aspecto de um possível desgaste no interior do tubo de transporte e as curvaturas da tubulação. Durante o transporte o gás se expande, devido à diminuição da pressão no tubo de trans-porte de retorno o que resulta em velocidades de transporte elevadas. O resultado a essas velocidades elevadas é o aumento do desgaste. Como consequ-ência, é necessário aumentar o diâmetro interior do tubo de transporte em pontos previamente cal-culados de acordo com o aumento da distância do ponto de alimentação. Ao mesmo tempo, tem que ser assegurado que a velocidade não atinja valores abaixo do valor mínimo exigido para o transporte fiável do material. A determinação do aumento do diâmetro interior do tubo de transporte em pontos previamente calculados requer operações comple-xas de computação e para isso também é necessário ótima experiência especializada.

Para garantir a dosagem com uma taxa constante e controlada, os dois vasos de pressão estão instala-dos em células de carga. A taxa de alimentação pode ser regulada por meio de válvulas de regulação no fluxo de saída dos vasos de pressão, assim como atra-vés da variação das pressões superiores nos vasos de pressão. Para garantir a velocidade mínima no ponto de alimentação da matéria-prima dentro do tubo de transporte, a velocidade do gás de transporte é deter-minada antes da alimentação e é mantida constante durante os processos de início do funcionamento, de execução e de operação. Este procedimento assegura que o transporte do material pode ser feito indepen-dentemente da taxa de alimentação de matéria-pri-

9 Acumuladores exter-nos de nitrógeno

10 El molino de bolas tipo EM 17 usado para moler el polvo de carbón

Acumuladores externos de nitrogênio

O moinho de bolas tipo EM 17 usado para moer o pó de carvão

ma com isso, independentemente da pressão variável de retorno do processo de transporte.

De acordo com os requisitos de segurança industrial, só é possível operar o sistema com nitrogênio. Devido ao grande consumo de gás de transporte, acumuladores de nitrogênio externos tiveram que ser ligados a vaporizado-res adequados e conectados ao sistema de teste. Neste meio tempo, um acumulador de nitrogênio significativamente maior teve que ser adaptado (Figura 9), a fim de assegurar o funcionamento independente do sistema de transporte ao longo de períodos de operação de várias horas.

3 TestesDe acordo com as especificações do cliente o material utilizado para os testes foram 10 toneladas de carvão duro chileno pulverizados que foram moídos em nosso moinho de bolas tipo EM 17 (Figura 10) e depois secos. O sistema de transporte pneumático possui controle semi-automá-tico, com a aquisição contínua de dados nos pontos de medição pré-determinados. A Tabela 1 apresenta os da-dos básicos do projeto da tubulação de transporte, que é feito de aço estrutural normal. O curso geral da tubulação de transporte é representado no desenho da instalação mostrada na Figura 11.

A Figura 12 mostra o sistema típico de transporte a longa distância. Dois vasos de pressão ligados em parale-lo injetam o material em um tubo de transporte principal, que leva a um silo de recepção. A dosagem uniforme do material no tubo de transporte é de importância decisiva para um transporte seguro. Isto é possível através do con-trole do fluxo de descarga do vaso de pressão por meio de válvulas de dosagem. Enquanto uma válvula lentamente fecha, a outra é correspondentemente aberta. Com uma regulação ideal, o fluxo de massa transportada permane-ce constante.

O transporte pode ser efetuado por meio de dois ou vários vasos de pressão ligados em paralelo. O tubo prin-cipal de transporte é geralmente preenchido com ar pres-surizado. A maior pressão no recipiente de pressão con-trola a velocidade de descarga. A pressão pré-selecionada e a maior pressão monitorada no vaso é igual à esperada pressão máxima de retorno no tubo principal de transpor-te mais aproximadamente 0,3 bar. O transporte começa quando a válvula de bloqueio é aberta. O volume de fluxo de gás de transporte é registrado em m3/h de pressão de operação através de uma válvula de controle que regu-la a velocidade inicial necessária para o transporte do material em particular. Assim, em cada ponto de funcio-namento se pode garantir que não há possibilidade de obstrução no tubo de transporte. A Figura 13 apresenta as velocidades a partir do ponto de alimentação do material para o silo de recepção.

Neste exemplo, uma velocidade de transporte inicial de aproximadamente 9 m/s foi selecionada (linha ver-melha). A curva verde representa o curso da velocidade durante o percurso de transporte com aumento das taxas de rendimento. Uma pressão mais elevada, no início do tubo de transporte – provocada por aumento da taxa de alimentação de material – leva a uma velocidade mais

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cidad final es siempre una función del volumen de

flujo del gas de transporte y también del diámetro

interior del tubo de transporte. El aumento del diá-

metro del tubo de transporte resulta en una reduc-

ción de la velocidad de transporte. Sin embargo,

un aspecto crítico al aumentar progresivamente el

diámetro interno de la tubería es que la reducción

de la velocidad del gas de transporte en los puntos

de transición de un tubo con menor diámetro hacia

otro de mayor diámetro generalmente ocasiona la

salida del material fuera del flujo. Por esta razón,

una reserva adecuada debe ser planeada para la

diferencia entre la velocidad efectiva del gas de

transporte utilizado y la velocidad mínima.

En particular, el inicio de los procesos, con una

pequeña cantidad de material es consecuentemente

una presión de retorno baja resultante en velocida-

elevada no final do tubo de transporte. A velocidade final é sempre uma função do volume de fluxo do gás de transporte e também do diâmetro interior do tubo de transporte. O aumento do diâmetro do tubo de transporte resulta em uma redução da velocidade de transporte. No entanto, um aspecto crítico em aumentar progressivamente o diâmetro interno da tubulação é que a redução da velocidade do gás de transporte nos pontos de transição de um tubo com menor para um com maior diâmetro geralmente ocasiona a saída do material para fora do fluxo. Por esta razão, uma reserva adequada deve ser planeja-da para a diferença entre a velocidade efetiva do gás de transporte utilizado e a velocidade mínima.

Em particular, o início dos processos, com uma pequena quantidade de material e, consequentemen-te uma pressão de retorno baixa resulta em velocida-des de transporte baixas nos pontos de transição do diâmetro interior. Em caso de aumento da alimen-tação de material no gás de transporte podem ser esperadas velocidades finais mais elevadas. Atenção especial deve ser dada a este problema durante a con-cepção de um sistema de transporte de longa dis-tância com várias transições de diâmetro interno dos tubos. A fim de monitorar ao longo do comprimento do sistema de testes as características do material a ser transportado, transmissores de pressão foram ins-talados em intervalos de aproximadamente 500 m. A Figura 14 representa o gradiente de pressão ao longo do comprimento de percurso do transporte durante o teste.

O material de alimentação foi lentamente elevado à uma vazão de aproximadamente 1,1 t/h. A queda de pressão entre o ponto de alimentação e do silo receptor é claramente mostrada na Figura 14, assim como o aumento da pressão durante a fase inicial. Depois de aproximadamente uma hora, a fase estável de transporte é atingida. As variações nas curvas de pressão são causadas pela mudança de pressão no vaso. Durante a fase estável de transporte as curvas transcorrem aproximadamente paralelas. Flutuações de pressão viajam através do tubo de transporte com um leve deslocamento de tempo. A velocidade média do material no tubo de transporte é de aproxima-damente 1,4 m/s, o que indica que o transporte está acontecendo.

Isto, naturalmente, provoca a pergunta se tal sis-tema poderia ser reiniciado para uma operação ade-quada após ocorrer um encerramento de emergência ou uma falha de energia. No entanto, como parte dos testes e na presença do cliente, foi testada com suces-so uma reinicialização do sistema.

Além disso, depois de uma paragem o tubo de transporte foi desmontado em diversos lugares e a profundidade do leito do material foi medida. Como pode ser visto na Figura 15, havia apenas uma cama-da fina de material no fundo do tubo. O sistema de transporte pode ser reiniciado sem qualquer proble-ma, desde que o volume de fluxo de gás seja elevado

12 Sistema típico de transporte neumático de larga distancia Típico sistema de trans-porte pneumático de longa distância

11 Layout general de la planta para el cual el sistema fue proyectadoLayout geral da planta para o qual o sistema foi projetado



des de transporte bajas en los puntos de transición

de diámetro interior. En caso del aumento de la ali-

mentación del material en el gas de transporte pue-

den ser esperadas velocidades finales más elevadas.

Atención especial debe ser dada a este problema du-

rante la concepción de un sistema de transporte de

larga distancia con varias transiciones de diámetro

interno de los tubos. A fin de monitorear, a lo largo

de la longitud del sistema de prueba, las caracte-

rísticas del material a ser transportado, transmi-

sores de presión fueron instalados en intervalos de

aproximadamente 500 m. La Figura 14 representa

el gradiente de presión a lo largo de la longitud de

la ruta de transporte durante la prueba.

El material de alimentación fue lentamente ele-

vado hasta una salida de aproximadamente 1,1 t/h.

La pérdida de presión entre el punto de alimen-

tación y del silo receptor es claramente mostrada

en la figura 14, así como el aumento de la presión

durante la fase inicial. Después de aproximada-

mente una hora, la fase estable de transporte es

alcanzada. Las variaciones en las curvas de pre-

sión son causadas por el cambio de presión en el

depósito. Durante la fase estable de transporte las

curvas transcurren aproximadamente paralelas.

Fluctuaciones de presión viajan a través de la tu-

bería de transporte con un leve desplazamiento de

tiempo. La velocidad media del material en el tubo

de transporte es de aproximadamente 1,4 m/s, lo

que indica que el transporte se está llevando a cabo.

Esto, naturalmente, sugiere la pregunta si tal sis-

tema podría ser reiniciado para una operación ade-

cuada luego de ocurrir una parada de emergencia o

una falla de energía. Sin embargo, como parte de las

pruebas y en la presencia del cliente, fue realizada

con éxito una prueba de reiniciación del sistema.

Además de esto, después de una parada el tubo

de transporte fue desmontado en diversos lugares

y la profundidad del lecho del material fue medida.

Como puede ser visto en la Figura 15, había ape-

nas un lecho fino de material en el fondo del tubo.

El sistema de transporte puede ser reiniciado sin

cualquier problema, desde que el volumen del flujo

de gas sea elevado lentamente al nivel en el que

se encontraba antes de desconectarlo. Correspon-

dientemente, el transporte del material comienza

en la extremidad final del tubo de transporte. A

medida que el flujo de volumen de gas de transpor-

te aumenta, la zona en que el material depositado

comienza a ser transportada se mueve progresiva-

mente hacia el punto de alimentación.

Garantizar una operación inerte es otro aspecto

importante durante la reiniciación del sistema de

transporte de polvo de carbón. Debido a la peque-

ña cantidad de gas de transporte alimentado en el

sistema, el tubo y el sistema de limpieza son pri-

mero vaciados antes de que cualquier material sea

transportado. Esto hace la formación de mezclas

explosivas imposible. La medición de oxigeno en

lentamente ao nível que estava antes do desligamen-to. Correspondentemente, o transporte do material começa na extremidade final do tubo de transporte. À medida que o fluxo de volume de gás de transporte aumenta, a zona em que o material depositado come-ça a ser transportada se move progressivamente para o ponto de alimentação.

Garantir uma operação inerte é um outro aspecto importante durante a reinicialização do sistema de transporte de pó de carvão. Devido à pequena quan-tidade de gás de transporte alimentado no sistema, o tubo e o sistema de limpeza são primeiro esvaziados antes de que qualquer material seja transportado. Isso torna impossível a formação de misturas explo-sivas. A medição de oxigênio no sistema de gases de saída não envia um sinal de liberação para nova alimentação de material até que o valor de oxigênio esteja seguramente abaixo do limite. O projeto do sis-tema de teste fornecido para possível encurtamento da rota de transporte por reconexão simples das cur-vas da tubulação (Figura 16).

13 Gradiente de veloci-dad a partir del punto de alimentación del material hacia el silo de recepción

14 Gradiente de presión a lo largo de la ruta de transporte. Las curvas individuales repre-sentan las presiones a partir del inicio del tubo de transporte (PIT 108) hasta el silo de recepción (PIT 119)

Gradiente de velocidade a partir do ponto de alimentação de material até o silo de recepção

Gradiente de pressão ao longo da rota de transporte. As curvas in-dividuais representam as pressões a partir do início do tubo de transporte (PIT 108) até o silo de recepção (PIT 119)



el sistema de gases de salida no envía una señal de

liberación para la nueva alimentación de material

hasta que el valor de oxigeno este seguramente bajo

el límite. El proyecto del sistema de prueba sumi-

nistró la posibilidad de acortar la ruta de transporte

por medio de reconexiones simples de las curvas de

la tubería (Figura 16).

4 ConclusionesEl transporte neumático a larga distancia ofrece

una serie de ventajas:

» desgaste muy bajo

» bajas emisiones: sin molestias de polvo y con

ningún ruido

» alto grado de seguridad contra incendio y ex-

plosiones

» alto nivel de automatización

» casi ninguna necesidad de manutención

» configuración flexible del tubo de transporte

» un cambio por medio de válvulas de dos vías en

la tubería de transporte permite la alimentación

de diferentes silos de recepción sin la interrup-

ción del transporte

» vaciado completo

» baja necesidad de espacio

» alta disponibilidad

Especialmente si se hace un gran énfasis en la alta

disponibilidad del sistema y también en un buen

estándar de seguridad industrial, el transporte neu-

mático de larga distancia ofrece una buena alter-

nativa a los sistemas convencionales de transporte

mecánico de línea. Hemos probado que es técnica-

mente posible transportar el material neumática-

mente a una distancia de más de 2 km. El sistema

de prueba descrito fue planeado y ejecutado por

Claudius Peters en una instalación permanente.

Los clientes son bienvenidos a obtener informa-

ción local respecto al transporte neumático de larga

distancia y para realizar cualquier prueba deseada.

4 ConclusõesO transporte pneumático a longa distância oferece uma série de vantagens:

» desgaste muito baixo » baixas emissões: sem incômodo de poeira e quase

com nenhum ruído » alto grau de segurança de incêndio e explosões » alto nível de automação » quase nenhuma necessidade de manutenção » configuração flexível do tubo de transporte » uma mudança por meio de válvulas de duas vias

na tubulação de transporte permitem a alimen-tação de diferentes silos de recebimento sem a interrupção do transporte

» esvaziamento completo » baixa necessidade de espaço » alta disponibilidade

Especialmente se grande ênfase é colocada na alta disponibilidade do sistema e também em um bom pa-drão de segurança industrial, o transporte pneumá-tico de longa distância oferece uma boa alternativa aos sistemas convencionais de transporte mecânico de linha. Nós provamos que é tecnicamente possível transportar o material pneumaticamente a uma dis-tância de mais de 2 km. O sistema de teste descrito foi planejado e executado por Claudius Peters em uma instalação permanente. Os clientes são bem-vindos para obter informações no local ao que diz respeito ao transporte pneumático de longa distância, e para realizar qualquer teste desejado.

15 La pequeña cantidad de material depositado en el fondo del tubo es un indicador del transporte uniforme de material

16 La distancia de transporte puede ser acortada por medio de reconexiones simples en las curvas de la tubería

A pequena quantidade de material depositado no fundo do tubo é um indicador de transporte uniforme de material

A distância de transpor-te pode ser encurtada por reconexão simples das curvas da tubulação

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NATURE


1 IntroducciónHay tres maneras disponibles para la reducción de

las emisiones totales de CO2: debido a la deman-

da intensiva de energía de la descomposición de

CaCO3, un proceso que requiere bastante energía,

una reducción del nivel de cal durante la combus-

tión del clinquer, una reducción del consumo de

combustible y una reducción de la demanda de

energía eléctrica para la molienda posterior de ce-

mento. A estas ventajas económicas y ecológicas,

WOPFINGER BAUSTOFFINDUSTRIE

Aditivo hidráulico como nuevo “substituto de clinquer”

Aditivo hidráulico como novo “substituto do clínquer”

1 IntroduçãoHá três maneiras disponíveis para a redução das emissões totais de CO2: devido à intensiva demanda de energia da decomposição do CaCO3 uma redução do nível de calcário durante a queima do clínquer, uma redução do consumo de combustível e uma re-dução da demanda de energia elétrica para moagem posterior de cimento. A essas vantagens econômicas e ecológicas, somam-se importantes ganhos obtidos graças â redução do conteúdo de calcário. Compara-

Vista del horno de prueba

Vista do forno de testes

TEXTO Denes Novak1, Manfred Tisch2, Wopfinger Baustoffindustrie GmbH, Waldegg/Austria

Durante los últimos cuatro años, un aditivo hidráulico bastante eficaz fue desarrollado

Durante os últimos quatro anos, um aditivo hidráulico bastante eficaz foi desenvolvido como

como substituto para el clinquer en el marco de un proyecto de investigación en Wopfinger

um substituto para o clínquer durante a condução de um projeto de pesquisa na Wopfinger

Baustoffindustrie GmbH. Las metas del proyecto eran suministrar a la industria del cemento

Baustoffindustrie GmbH. As metas do projeto eram fornecer à indústria do cimento uma

una oportunidad efectiva para reducir sus emisiones de CO2, lograr ventajas económicas y

oportunidade efetiva para reduzir as suas emissões de CO2, conseguir vantagens econômicas

ser capaz de realizar el proyecto en fábricas de cemento existentes.

e ser capaz de realizar o projeto em fábricas de cimento existentes.


1 [email protected] m.tisch@wopfinger.

baumit.com

Mineralizing // PROCESS


se suman importantes ventajas obtenidas gracias

a la reducción del contenido de caliza. Comparado

con el clinquer del cemento Portland, el substituto

del clinquer quemado contiene un mayor conte-

nido de silicio y de compuestos de aluminio. Es-

tos componentes se encuentran frecuentemente

en materias primas secundarias baratas, así como

también en los minerales de productos como por

ejemplo, cenizas volantes poco reactivas, residuos

de demolición, cáscaras de tejas, arena de fundi-

ción, residuos de aluminio, materiales residuales de

construcciones, etc. Por consiguiente, una cantidad

significativamente más elevada puede ser utilizada

para la combustión de clinquer substituto que para

la clinquerización del cemento de Portland común.

Los cálculos ilustrativos muestran que en la

producción del clinquer de cemento Portland es

posible tener una tasa de substitución de 25 % de

residuos minerales en la producción de clinquer co-

mún, en cuanto que en la producción del clinquer

substituto puede haber cerca de 46 % de adición de

residuos minerales. En virtud del menor costo de

adquisición de materias primas, ventajas financie-

ras substanciales son obtenidas.

Un efecto adicional en la economía de los cos-

tos surge en la comparación con la producción del

cemento Portland, donde son usadas 1,65 t de ha-

rina cruda por tonelada de clinquer. En el caso del

clinquer substituto, son necesarias apenas 1,21 t

del producto, lo que significa una reducción del

25–27 % en la materia prima.

Por más de 40 años han sido desarrollados ex-

perimentos a fin de implementar en la práctica las

ventajas arriba mencionadas con bajo contenido de

CaO. Diversas patentes y publicaciones (11/10971)

[1] a base de cemento de sulfoaluminato de cal-

cio son conocidas. El clinquer con esta composi-

ción se caracteriza por un elevado contenido de

fase de fusión y una estrecho rango de temperatura

de fusión, lo que hace el proceso de combustión

más difícil. El clinquer calcinado presenta una alta

reactividad, un comportamiento de fraguado rápi-

do y alta resistencia inicial. Estas propiedades ha-

cen del cemento de sulfatoaluminato de calcio un

producto adecuado para suplir requisitos especiales

como, por ejemplo, la rápida adhesión del mortero

de reparación. A causa de la alta sensibilidad, por

ejemplo, para la dosificación del agua y la medi-

ción de la temperatura, o, especialmente, para la

dosificación de retardadores necesarios, estos ce-

mentos son difícil de controlar, y por tanto, para

la aplicación de masas de concreto problemáticos e

inclusive inadecuados.

El substituto de clinquer desarrollado por Wop-

finger presenta una reactividad inferior al cemento

de sulfatoaluminato. Este consiste principalmen-

te en monosilicato de calcio y monoaluminato de

calcio, conocido por tener un proceso de endure-

cimiento posterior y con ello, una excelente resis-

do com o clínquer de cimento Portland, o substituto do clínquer queimado contém uma maior porcenta-gem de silício e compostos de alumínio. Estes com-ponentes ocorrem frequentemente em matérias-pri-mas secundárias baratas, bem como nos minerais de produtos como, por exemplo, cinzas volantes pouco reativas, resíduos de demolição, cascalho de tijolo, areia de fundição, resíduos de alumínio, materiais residuais de construções, etc. Por conseguinte, uma quantidade significativamente mais elevada pode ser utilizada para a queima de clínquer substituto do que na clinquerização do cimento de Portland comum.

Os cálculos das amostras mostram que na produ-ção do clinquer de cimento Portland é possível haver uma taxa de substituição de 25 % de resíduos mine-rais na produção de clínquer comum, enquanto que na produção do clinquer substituto pode haver cerca de 46 % de adição de resíduos minerais. Em virtude do menor custo de aquisição de matérias primas, são obtidas vantagens financeiras substanciais.

Um efeito adicional na economia dos custos é evidenciado na comparação com a produção do ci-mento Portland, onde é usada 1,65 t de farinha crua por tonelada de clinquer. No caso do clínquer subs-tituto, é necessário apenas 1,21 t do produto, o que significa uma redução de 25–27 % de matéria prima.

Por mais de 40 anos têm sido desenvolvidos ex-perimentos a fim de implementar na prática as van-tagens acima mencionadas com baixo teor de CaO. Diversas patentes e publicações (11/10971) [1] a base de cimento de sulfoaluminato de cálcio são conhe-cidas. O clínquer com esta composição é caracteri-zado por um elevado teor de fase de fusão e uma estreita gama de temperatura de fusão, o que torna o processo de queima mais difícil. O clínquer mos-tra alta reatividade, configuração rápida e alta resis-tência inicial. Estas propriedades fazem do cimento de sulfoaluminato de cálcio um produto adequado para requisitos especiais como, por exemplo, a rápida adesão da argamassa de reparação. Por causa da alta sensibilidade, por exemplo, para a dosagem da água e medição de temperatura, ou, especialmente, na dosa-gem de retardadores necessários, estes cimentos são

Clinquer de cemento Portland en %Clínquer de cimento Portland em %

75 60 50 40

Clinquer substituto en %Clínquer substituto em %

25 40 50 40

PHA/AHWZ* en %PHA/AHWZ* em %

– – – 20

Resistencia a la compresión en N/mm2

Resistência à Compressão em N/mm²n1Tn2Tn7Tn28T

15,126,940,048,1

12,821,731,444,5

8,115,826,037,5

5,412,824,040,7

* AHWZ = “Aditivos reciclados hidráulicamente efectivos” para la producción de concreto, com-puestos por escoria, cenizas volantes y harina de piedra caliza (de acuerdo con ÖNORM B 3309)

* AHWZ = “Aditivos reciclados hidraulicamente ativos” para a produção de concreto, compostos de escória de alto forno, cinzas e pó de calcário (de acordo com ÖNORM B 3309)

Tab. 1 Desarrollo de la resistenciaDesenvolvimento da resistência



tencia a largo plazo. No obstante, debido al lento

endurecimiento, la resistencia inicial también es

más lenta. Luego de la realización de innumerables

pruebas de combustión, fue posible desarrollar un

producto que presenta un desempeño satisfactorio

de la capacidad inicial y que permite la producción

de cementos con propiedades de extraordinaria ca-

lidad para un amplio espectro de aplicaciones. Tan-

to el método de producción como el producto en si

han sido patentados.

2 Desarrollo de la resistencia a la compresiónen comparación con los cementos comunesFueron conducidas pruebas de resistencia a la com-presión con el nuevo substituto de clínquer en com-binación con diferentes porcentajes de adición al cemento Portland común, de acuerdo con la norma EN196-1. La Tabla 1 presenta los puntos de resisten-cia alcanzados. El impacto favorable del substituto del clinquer sobre el desarrollo de la resistencia ini-cial del cemento puede ser visto claramente, pues el mismo con una adición de 50 % de clinquer substi-tuto puede obtenerse una resistencia a la compresi-ón satisfactoria, lo que permite una amplia gama de aplicaciones. Como puede ser observado en la Tabla 2, a pesar del uso de una dosificación mayor de clin-quer substituto, fueron obtenidos mayores índices de resistencia inicial en comparación a los índices obte-nidos en cementos con mezclas convencionales. De esta manera, las características positivas del cemento con clinquer substituto pueden ser resumidas de la siguiente forma: » El desarrollo de la alta resistencia inicial reduce

el riesgo de secado y el acabado final es positi-

vamente influenciado.

» La sostenibilidad y la durabilidad de las estruc-

turas de concreto son significativamente au-

de difícil controle, e, portanto, inadequados para o uso em argamassa de concreto.

O substituto de clínquer desenvolvido pela Wo-pfinger apresenta reatividade inferior ao cimento de sulfoaluminato. Ele consiste principalmente de mono silicato de cálcio e mono aluminato de cálcio, conhe-cido por ter um processo de endurecimento posterior e, assim, uma excelente resistência em longo prazo. No entanto, devido ao lento endurecimento, a resis-tência inicial também é mais lenta. Após a realização de inúmeras queimas experimentais, foi possível de-senvolver um produto que apresenta um desempenho satisfatório da capacidade inicial e que permite a pro-dução de cimentos com propriedades de extraordiná-ria qualidade para um amplo espectro de aplicações. Tanto o método de produção como o produto em si foram patenteados.

2 Desenvolvimento de resistência à compreensãoem comparação aos cimentos comunsForam conduzidos testes de resistência à compressão com o novo substituto de clínquer em combinação com diferentes porcentagens de adições ao cimento Portland comum, de acordo com a norma EN196-1. A Tabela 1 apresenta os pontos de resistência alcançados. O impacto favorável do substituto do clínquer sobre o desenvolvimento da resistência inicial do cimento pode ser visto claramente, pois, mesmo com uma adi-ção de 50 % de clínquer substituto pode-se obter uma resistência à compressão satisfatória, o que permite uma ampla gama de aplicações. Como pode ser obser-vado na Tabela 2, apesar do uso de uma dosagem maior de clínquer substituto, foram obtidos maiores índices de resistência inicial em comparação aos índices obti-dos em cimentos com misturas convencionais. Assim, as características positivas do cimento com clínquer substituto podem ser resumidas da seguinte forma:

FormulaciónFormulação

CEM II/A-L CEM II/A-SSubstituto de clinquer Substituto do clínquer

CEM II/B-MSubstituto de clinquer Substituto do clínquer

Clinquer en %Clínquer em %

80 80 75 65 60

Substituto de clinquer en %Substituto do clínquer em %

– – 25 – 40

Piedra caliza %Calcário em %

– < 20 – – –

PHA/AHWZ* en %PHA/AHWZ* em %

< 20 – – < 35 –

Resistencia a la compresión em N/mm² Resistência à Compressão em N/mm²n1T 12,6 13,7 15,1 7,8 12,8n2T 25,9 26,4 26,9 16,8 21,7n7T 45,2 47,4 40,0 30,0 31,4n28T 55,8 60,5 48,1 41,0 44,5n56T 55,5 49,2n90T 59,0 55,5

* AHWZ = “Aditivos reciclados hidráulicamente efectivos” para la producción de concreto, compuestos por escoria, cenizas volantes y harina de piedra caliza (de acuerdo con ÖNORM B 3309)

* AHWZ = “Aditivos reciclados hidraulicamente ativos” para a produção de concreto, compostos de escória de alto forno, cinzas e pó de calcário (de acordo com ÖNORM B 3309)

Tab. 2 Comparación entre los cementos CEMII/A-L, CEMII/A-S, CEMII/B-M y cementos con 25 % y 40 % de clinquer substitutoComparação entre os cimentos CEMII/A-L, CEMII/A-S, CEMII/ B-M e cimentos com 25 % e 40 % de clínquer substituto



mentadas a través de la utilización del substitu-

to de clinquer. Por un lado, la baja saturación de

calcio resultante del silicato monocálcico y del

aluminato monocálcico, causa un significativo

endurecimiento luego del curado, por otro lado,

se observa una mejor capacidad de molienda,

que resulta en una mayor finura del producto

substituto del clinquer, en cuanto una elevada

compresión y una estructura densa del concreto

confieren a este una impermeabilidad de larga

duración.

» El bajo índice de generación de calor en la for-

mación de las fases de hidratación reduce signi-

ficativamente el riesgo de formación de fisuras.

» Mayor resistencia del sulfato como consecuen-

cia de la disminución de la cantidad de alumi-

nato tricálcico.

» Investigaciones adicionales confirman que el

concreto hecho a partir de clinquer substituto,

es resistente contra el congelamiento y descon-

gelamiento y el deshielo de la sal.

Ventajas ecológicas y económicas del cemento con

clinquer substituto:

» Otra ventaja de la producción de clinquer subs-

tituto es la reducción de la emisión de dióxido

de carbono en 50–60 % en comparación con

el proceso de producción de cemento Portland

convencional. Estas emisiones totales de CO2

son muy reducidas, por un lado, por la baja

decarbonización de la mezcla de harina, factor

relacionado al proceso, y por otro lado, por el

menor consumo de combustible.

» O desenvolvimento de alta resistência inicial reduz o risco de secagem e o acabamento final é positivamente influenciado.

» A sustentabilidade e a durabilidade das estruturas de concreto são significativamente aumentadas através da utilização do substituto do clínquer. Por um lado, a baixa saturação de calcário resul-tante do silicato monocálcico e do aluminato mo-nocálcico, causa um significativo endurecimen-to após a cura, por outro lado observa-se uma melhor capacidade de moagem, que resulta em maior finura do produto substituto do clínquer, enquanto uma elevada compressão e a densa es-trutura do concreto conferem a ele uma imper-meabilidade de longa duração.

» O baixo índice de geração de calor na formação das fases de hidratação/fases de hidrato? reduz grandemente o risco de formação de fissuras.

» Maior resistência do/ao sulfato em consequên-cia da diminuição da quantidade de aluminato tricálcico.

» Pesquisas adicionais confirmam que o concreto feito a partir de clínquer substituto é resistente ao congelamento e descongelamento e ao degelo por sal.

Vantagens ecológicas e econômicas do cimento com clínquer substituto: » Outra vantagem da produção de clínquer substitu-

to é a redução da emissão de dióxido de carbono em 50–60 % em comparação com o processo de produção de cimento Portland convencional. Estas emissões totais de CO2 são muito reduzidas, por

1 El horno de pruebas en el laboratoriio de Wopfinger

O forno de testes no la-boratório da Wopfinger



» Un factor particularmente favorable es la re-

ducción de la temperatura de la llama a valores

más bajos que los habituales, así mismo es ne-

cesario menos combustible y la carga térmica

del horno puede ser reducida. Normalmente

el clinquer de cemento Portland es calcinado a

1380 °C, mientras el substituto de clinquer pue-

de ser calcinado a cerca de 1200 °C.

» Además de esto, el clinquer calcinado demues-

tra una óptima molturabilidad, lo cual está co-

rrelacionado con un consumo de energía menor.

» Es importante además mencionar que el substi-

tuto del clinquer puede ser producido en fábri-

cas de cemento convencionales, locales que no

necesitan de grandes inversiones.

Debido a estas propiedades, el cemento con clin-

quer substituto puede abarcar una vasta gama de

aplicaciones. Para probar estas ventajas, fueron

realizadas pruebas de combustión con el clinquer

de cemento Portland y con el nuevo substituto de

clinquer (Figura 1 y 2). Fueron calcinadas 10 to-

neladas de clinquer substituto y 8,4 toneladas de

clinquer de cemento Portland común. La Tabla 3

muestra los resultados de estas pruebas.

El experimento se llevó a cabo sin ninguna in-

terferencia sobre la carga térmica del horno infe-

um lado, pela baixa descarbonização da mistura de farinha, fator relacionado ao processo, e por outro lado, pelo menor consumo de combustível durante a queima, fator relacionado à combustão.

» Fator particularmente favorável é a redução da temperatura da chama para valores abaixo do habitual, assim é necessário menos combustível e a carga térmica do forno pode ser reduzida. Normalmente o clínquer de cimento Portland é queimado a 1380 °C, enquanto o substituto do clínquer pode ser queimado a cerca de 1200 °C.

» Além disso, o clínquer queimado demonstra uma ótima moabilidade, o que está correlacionado a um consumo de energia menor.

» É importante ainda mencionar que o substituto do clínquer pode ser produzido em fábricas de ci-mento convencionais, locais que não necessitam de grandes investimentos.

Devido a essas propriedades, o cimento com clínquer substituto pode abranger uma vasta gama de aplica-ções. Para provar essas vantagens, foram realizados testes de queima com o clínquer de cimento Portland e com o novo substituto de clínquer (Figura 1 e 2). Foram queimadas 10 toneladas de clínquer substituto e 8,4 toneladas de clínquer de cimento Portland co-mum. A Tabela 3 mostra os resultados destes testes.

2 El horno en el que los experimentos fueron realizados a larga escala

O forno em que foram realizados experimentos em maior escala



rior y sin ningún revestimiento del horno. A pesar

del desempeño superior del 9 %, el consumo de

gas natural pudo ser reducido en 50 %. Esto re-

sulta en una economía de energía total de más de

50 %. La reducción de las emisiones de CO2 fue de

57 %. Este substituto del clinquer calcinado posee

una calidad consistente y una mejor molturabili-

dad en comparación con el clinquer de cemento

Portland común.

Como se sabe, el desempeño de los hornos rota-

tivos es determinado principalmente por la máxi-

ma entrada de calor. La reducción del consumo de

energía para la producción de clinquer substituto

permite un aumento esencial del desempeño de los

hornos rotativos en relación al procesamiento del

clinquer de cemento Portland común. En el caso

que las condiciones límite, como por ejemplo, el

transporte del material crudo o del clinquer o la ve-

locidad de rotación de la potencia mayor del horno,

deban ser adaptadas, las modificaciones pueden

ser efectuadas con bajas inversiones. Debido a la

baja tensión térmica, la combustión es efectuada

sin mayores problemas y sin el aumento de depo-

siciones de residuos.

3 ResumenEn resumen, la conservación de los residuos na-

turales y la reducción de las emisiones totales de

CO2 se vuelven evidentes considerando los aspectos

ecológicos. Económicamente, fueron observadas

la reducción de costos de las materias primas, la

disminución significativa del consumo de energía,

así como la mejoría del desempeño del horno, el

que resulta en la facilitación de la molienda del

clinquer. Como un producto específicamente con-

cebido, este cemento permite una amplia gama de

aplicaciones con una mejoramiento visible en la

sustentabilidad del proceso de combustión, sien-

do un producto de calidad uniforme, alcanzado a

través del control de la mezcla de materias primas.

Adicionalmente, el substituto de clinquer puede

ser calcinado en instalaciones de producción exis-

tentes, lo cual puede tener especial significado para

países que poseen poca o ninguna disponibilidad

de aditivos o donde los aditivos son de alto costo.

O experimento ocorreu sem qualquer interfe-rência sobre a carga térmica do forno inferior e sem qualquer revestimento de forno. Apesar do desempe-nho 9 % superior, o consumo de gás natural poderia ser reduzido em 50 %. Isso resulta em uma economia de energia total de mais de 50 %. A redução das emis-sões de CO2 foi de 57 %. Este substituto do clínquer queimado apresenta uma qualidade consistente e uma melhor moagem em comparação com o clínquer de cimento Portland comum.

Como se sabe, o desempenho dos fornos rota-tivos é determinado principalmente pela máxima entrada de calor. A redução do consumo de energia para a produção de clínquer substituto permite um aumento essencial do desempenho dos fornos rota-tivos em relação ao processamento do clínquer de cimento Portland comum. Caso as condições limi-te, como por exemplo, o transporte do material cru ou o do clínquer ou ainda a velocidade de rotação da potência maior do forno precisem ser adaptadas para uma maior potência do forno, isso pode ser efetuado através de baixos investimentos. Devido à baixa tensão térmica, a combustão ocorre sem maiores problemas sem o aumento de deposição de resíduos.

3 ResumoEm resumo, a conservação dos resíduos naturais e a redução das emissões totais de CO2 tornam-se evidentes considrando aspectos ecológicos. Econo-micamente, foram observadas a redução de custos das matérias primas, a diminuição significativa do consumo de energia, bem como a melhora do desem-penho do forno, o que resulta na facilitação da moa-gem do clínquer. Como um produto especificamente concebido, este cimento permite uma ampla gama de aplicações com uma visível melhoria na sustentabi-lidade do processo de queima, sendo um produto de qualidade uniforme, alcançado através do controle da mistura de matérias primas.

Além disso, o substituto do clínquer pode ser queimado em instalações de produção existentes, o que pode ter especial significação para países que possuem pouca ou nenhuma disponibilidade de adi-tivos ou onde os aditivos são de alto custo.

Clinquer de cemento Portland Clínquer de cimento Portland

Clinquer substitutoClínquer substituto

AhorroEconomia

Alimentación de harina cruda Suprimento de farinha crua

593 kg/h 647 kg/h –

Gas natural Gás natural 90 Bm3/h 45 Bm3/h 50 %Temperatura antes del filtroTemperatura em frente ao filtro

117 °C 87 °C –

Temperatura en la entrada del hornoTemperatura na entrada do forno

814 °C 468 °C –

Temperatura en la zona de sinterizaciónTemperatura na zona de sinterização

1394 °C 1202 °C –

Contenido de O2 Conteúdo de O2 1,6 % 2,6 % –CaO libre CaO-livre 0,63 % 0,34 % –

Tab. 3 Resultados de las pruebas de combustión con el nuevo substituto de clinker Resultados dos testes de queima do novo substituto do clínquer

REFERENCES

[1] Sacharow, Leo A.: Tonerde-Belitzement, Silikat technik 11/1971


FUNDACIÓN DE INVESTIGACIÓN ALEMANA DE CAL Y MORTERO, COLONIAIUTA – INSTITUTO DE TECNOLOGÍA ENERGÉTICA Y AMBIENTAL, DUISBURGFUNDAÇÃO DE PESQUISA ALEMÃ DE CAL E ARGAMASSA, COLÔNIAIUTA – INSTITUTO DE TECNOLOGIA ENERGÉTICA E AMBIENTAL, DUISBURG

Depurador de CO2 con polvo de piedra caliza – piedra caliza artificial deteriorada climáticamente para la reducción de emi-siones de CO2 en los gases de combustión

Depurador de CO2 com pó de calcário – calcário artificial climaticamente deterio-rado para a redução das emissões de CO2 nos gases de combustão

TEXTO Dr. Sonja Haas, Norbert Weber, Fundación de Investigación Alemana de Cal y Mortero, Colonia/Alemania Fundação de Pesquisa Alemã de Cal E Argamassa, Colônia/Alemanha Andrew Berry, Egon Erich, IUTA – Instituto de Tecnología Energética y Ambiental, Duisburg/Alemania IUTA – Instituto De Tecnologia Energética e Ambiental, Duisburg/Alemanha

Retrasar el cambio climático es uno de los retos más importantes de nuestra época. Excepcional

Retardar a mudança climática é um dos desafios mais importantes de nossa época.

importancia atribuye en éste contexto la reducción de las emisiones de gases de efecto

Neste contexto, em particular, é atribuída excepcional importância à redução das emissões

invernadero y las de dióxido de carbono (CO2), en particular. La exposición a la intemperie

de gases-estufa e de dióxido de carbono (CO2). A exposição do calcário artificial ao

de la caliza artificial abre nuevas perspectivas hacia la reducción de las emisiones de CO2.

intemperismo abre novas perspectivas para a redução das emissões de CO2.

PROCESS // Emissions

Emissions // PROCESS


1 Introducción Varias tecnologías para la eliminación de CO

2 del gas

de combustión producido en los procesos de combus-

tión han sido ya investigadas y probadas en instala-

ciones de ensayo y piloto en el pasado. Todos estos

procesos de “ post- combustión” tienen en común el

hecho de que generalmente utilizan para la elimi-

nación sustancias de riesgo para el medio ambiente,

en algunos casos, generan nuevas emisiones, y en-

frentan, como parte del concepto llamado “captura

y almacenamiento de carbono” (CAC proveniente de

la sigla inglesa), el almacenamiento problemático

del CO2 “capturado” en instalaciones subterráneas.

Además falta el conocimiento detallado de la viabi-

lidad y la seguridad del almacenamiento de CO2 en

formaciones geológicas a través de períodos prolon-

gados de tiempo [1]. La ley relativa a la detección de

almacenamiento subterráneo de CO2 fue ciertamen-

te aprobada por el parlamento alemán en junio de

2012, pero los estados federados afectados ya han

anunciado su intención de oponerse a dicho almace-

namiento en su territorio, con la consecuencia de que

el concepto CAC debe, en realidad, ser considerado

por no tener capacidad de aplicación en Alemania.

El proyecto de investigación [2] aquí examinado

tiene un enfoque totalmente diferente: un proceso,

que utiliza una suspensión de polvo de piedra caliza

para convertir CO2 a carbonato de hidrógeno soluble

en agua (bicarbonato; llamado “dureza de carbonato”

o “incrustaciones de carbonato”), ha sido desarrolla-

do. Para ello, los gases de combustión pre-depurados

que contienen CO2, como ocurre en la desulfuración de

gases de combustión, son sometidos a la depuración

húmeda utilizando una suspensión de polvo de pie-

dra caliza. El bis(hidrogenotrioxidocarbonato) de cal-

cio (“bicarbonato de calcio”), que también se produce

como un constituyente natural de las aguas límnicas

y oceánicas y por lo tanto fija el CO2 en equilibrio es-

table, se forma de manera análoga a la erosión natural

de la piedra caliza, y no del sulfato de calcio.

El proceso se basa en la reacción del CO2 con

carbonato de calcio (CaCO3) y agua (H

2O) para for-

mar bicarbonato de calcio (Ca(HCO3)2). El ácido

carbónico (H2CO

3) formado por la disolución del

CO2 de la atmósfera en el agua lluvia o el agua

subterránea juega un papel en la erosión de la pie-

dra caliza. Este ácido, al encontrarse con rocas que

contienen carbonato de calcio, reacciona para for-

mar iones de bicarbonato (HCO3) e iones de calcio

(Ca2+). Los productos de la erosión son transporta-

dos a través de las aguas subterráneas y las aguas

superficiales a los océanos, donde actúan como una

sustancia tampón. A la larga, la solución de bicar-

bonato de calcio concentrado producida en este

proceso puede ser entendida como una sustancia

constituyente natural de las aguas ambientales en

el acuífero, la cual contribuye con la amortigua-

ción de las aguas límnicas y en última instancia de

las aguas oceánicas. El uso como agente tampón

1 Introdução Várias tecnologias para a eliminação de CO2 do gás de combustão produzido nos processos de combus-tão têm sido investigadas e testadas em instalações de sondagem e projetos piloto. Todos estes processos de “pós-combustão” têm em comum o fato de que geral-mente utilizam substâncias de risco para o meio am-biente em sua eliminação, e em alguns casos, geram novas emissões e enfrentam, como parte do conceito chamado “captura e armazenamento de carbono” (si-gla inglesa CAC), o armazenamento problemático de CO2 “capturado” em instalações subterrâneas, além da falta de conhecimento detalhado sobre a viabilidade e a segurança do armazenamento de CO2 em formações geológicas através de períodos longos de tempo [1]. Na verdade, uma lei relativa à testagem de armazenamen-to subterrâneo de CO2 foi aprovada pelo parlamento alemão em junho de 2012, no entanto os estados da federação afetados já anunciaram sua intensão de se opor a tal armazenamento em seus territórios, tendo como consequência o fato de que se deve considerar a inviabilidade de aplicação do conceito CAC na Ale-manha. O projeto de pesquisa [2] aqui examinado tem um enfoque totalmente diferenciado: foi desenvolvido um processo que utiliza uma suspensão de pó de cal-cário para converter CO2 em carbonato de hidrogênio solúvel em água (bicarbonato; chamado de “dureza de carbonato” ou “escala de carbonato”). Para essa fi-nalidade, os gases de combustão pré-depurados, que contém CO2, como ocorre na dessulfurização de gases de combustão, são submetidos à depuração úmida uti-lizando uma suspensão de pó de calcário. O hidrogeno carbonato de cálcio (bicarbonato de cálcio), que tam-bém ocorre como um constituinte natural das águas límnicas e oceânicas e, portanto, fixa o CO2 em equi-líbrio estável, se forma de maneira análoga ao intem-perismo natural de calcário, e não de sulfato de cálcio.

O processo baseia-se na reação do CO2 com o car-bonato de cálcio (CaCO3) e água (H2O) para formar bicarbonato de cálcio (Ca(HCO3)2). O ácido carbônico (H2CO3) formado pela dissolução do CO2 da atmosfera na água de chuva ou água subterrânea desempenha seu papel na erosão do calcário. Este ácido, ao se en-

Precipitación de carbonato/ Precipitação de carbono

Ca(HCO3)2 ‹—› CO2 + H2O + CaCO3

Reacción de equilibrio del óxido de carbono en agua/Reação de equilíbrio

de dióxido de carbono na águaCO2 + H2O ‹—› H2CO3

Formación de bicarbonato de calcio/ Formação do bicarbonato de cálcioH2CO3 + CaCO3 ‹—› Ca(HCO3)2

1 Deterioro climático químico de la piedra caliza

Intemperismo químico do calcário



para la limpieza biológica de las aguas residuales

y en otras aplicaciones que requieren agua alta-

mente amortiguadora, también es concebible. A

diferencia de los procesos basados en el concepto

CAC, hasta ahora conocidos, el uso de sustancias de

riesgo para el medio ambiente y la problemática de

almacenamiento del CO2 capturado son eliminados.

El enfoque central de este proyecto fue la determi-

nación de las pre-condiciones técnicas y físico-quími-

cas necesarias para la eliminación efectiva de dióxido

de carbono mediante el proceso de depuración de pie-

dra caliza - CO2. Las pruebas realizadas generaron una

base de datos fundamentada en relación con las ratas

de remoción alcanzables y los tiempos de reacción, que

permiten llevar a cabo una evaluación económica y de

la ingeniería del proceso de este procedimiento. Los

resultados obtenidos confirman la idoneidad del pro-

ceso, en principio, para la eliminación de CO2 de los

gases de combustión y para el transporte estable del

bicarbonato formado en el fluido acuoso. El enfoque,

en cuanto a los posibles usuarios, son sobre todo emi-

sores pequeños y medianos de gases de combustión.

2 Principios básicos Un proceso de depuración de piedra caliza - CO

2 para la

eliminación de dióxido de azufre ha sido una práctica

de rutina exitosa en la purificación de gases de com-

bustión en las plantas generadoras de energía durante

décadas: el gas de combustión (gas bruto) se trata con

una suspensión que consiste en polvo de piedra caliza

y agua, haciendo que el dióxido de azufre reaccione

para formar sulfato de calcio de baja solubilidad:

SO2 + CaCO3 + 2 H2O + 0.5 O2 ‹—› CaSO4 · 2 H2O + CO2

Ecuación 1 de la desulfuración del gas de combustión

(versión abreviada)

La depuración de piedra caliza - CO2 permite ali-

mentar los gases de combustión que contienen CO2

a la depuración húmeda utilizando una suspensión

de polvo de piedra caliza. La solución concentrada

de bicarbonato de calcio (conocido de la dureza del

carbonato) se produce, de forma análoga a la desul-

contrar com as roxas que contém carbonato de cálcio, reage para formar íons de carbonato (HCO3) e íons de cálcio (Ca2+). Os produtos da erosão são transportados através das águas subterrâneas e as águas superfi-ciais dos oceanos, onde atuam como uma substância tampão. No longo prazo, a solução de bicarbonato de cálcio concentrado produzida neste processo pode ser entendida como uma substância constituinte natural das águas ambientais no aquífero, que contribui com o tamponamento das águas límnicas e em última ins-tância das águas oceânicas. O uso como agente tampão para a limpeza biológica das águas residuais e em ou-tras aplicações também é concebível. Diferentemente dos processos baseados no conceito CAC conhecidos até o presente momento, o uso de substâncias de risco para o meio ambiente e o armazenamento problemáti-co de CO2 capturado são eliminados.

O enfoque central deste projeto foi a determinação das pré-condições técnicas e físico-químicas necessá-rias para a eliminação efetiva de dióxido de carbono mediante o processo de depuração de calcário – CO2. Os testes realizados geraram uma base de dados funda-mentada em relação às taxas de remoção atingíveis e aos tempos de reação, que permitem a condução de uma avaliação econômica e dos processos de engenharia deste procedimento. Os resultados obtidos confirmam a idoneidade do processo, a princípio, para a eliminação de CO2 dos gases de combustão e para o transporte es-tável do bicarbonato formado no fluido aquoso. O foco, em termos de potenciais usuários, é sobre pequenas e médias emissões de gases de combustão.

2 Princípios básicosUm processo de depuração de calcário – CO2 para a eliminação de dióxido de enxofre tem sido prática ro-tineira bem sucedida na purificação de gases de com-bustão em plantas geradoras de energia ao longo de décadas: o gás de combustão (gás bruto) é tratado com uma suspensão que consiste em pó de calcário e água, fazendo com que o dióxido de enxofre reaja para for-mar sulfato de cálcio de baixa solubilidade:

SO2 + CaCO3 + 2 H2O + 0.5 O2 ‹—› CaSO4 · 2 H2O + CO2Equação 1 da dessulfurização do gás de combustão (versão abreviada)

A depuração de calcário –CO2 permite alimentar os ga-ses de combustão contendo CO2 para a depuração úmi-da utilizando uma suspensão de pó de pedra calcária. A solução concentrada de bicarbonato de cálcio (co-nhecido por dureza de carbonato) é produzida de forma análoga à dessulfurização, utilizando-se carbonato de cálcio. O princípio se baseia na deterioração química natural da rocha de carbonato, ou seja, da solução ao intemperismo (Figura 1). Este é um componente do ci-clo natural da cal, que consiste em um fluxo cíclico contínuo de carbonato da atmosfera para a litosfera e hidrosfera e vice-versa. Em combinação com a água da chuva e a água subterrânea, o dióxido de carbono da

100

90

80

70

60

50

40

30

20

10

04 5 6 7 8 9 10 11 12

Com

posi

ción

/Açã

o M

ol.-

%

Valor de pH

Ø 6.3 Ø 10.3

Ø 8.5

Dióxido de carbono/Dióxido de carbono Bicarbonato/Bicarbonato Carbonato/Carbonato

Agua de mar/Água do mar: ~ 8,2

2 Equilibrio cal/ácido carbónico

Equilíbrio cal/ácido carbônico

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furación utilizando carbonato de calcio. El principio

se basa en el deterioro natural químico de la roca de

carbonato, es decir, de la solución a la intemperie

(Fig. 1). Este es un componente del ciclo natural de

la cal, que consiste en un flujo cíclico continuo de

carbono de la atmósfera, en la litosfera e hidrósfera

y viceversa. En combinación con el agua de lluvia

o el agua subterránea, el dióxido de carbono de la

atmósfera forma ácido carbónico, el cual convierte

el carbonato de calcio contenido en la roca en bicar-

bonato de calcio. El bicarbonato de calcio disuelto es

llevado por las aguas límnicas al mar y actúa como

un amortiguador natural contra la acidificación del

océano. Una cierta porción del bicarbonato de calcio

puede ser utilizado de nuevo por medio de procesos

químicos o biológicos para la precipitación de car-

bonato, durante una reversión de los procesos de

disolución.

La base química de estos procesos es propor-

cionada por el equilibrio cal/ácido carbónico, que

define el equilibrio dependiente del pH entre las

diversas especies de carbono de dióxido de carbono

(CO2), hidrogenotrioxidocarbonato (HCO

3-) y car-

bonato ( CO22

-), y determina el carácter del agua

removedor de cal o disolvente de cal (Fig. 2) .

El pH del agua en la naturaleza (mar, lago, río,

agua subterránea) es determinado por la cantidad

de ácido carbónico libre contenido en el agua (CO2

y H2CO

3 disuelto). Los niveles de pH por debajo de

6.3 están dominados por el CO2, que se convierte en

carbonato de hidrógeno con el aumento del pH, y es

sustituido como el compuesto de carbono dominante

por parte del carbonato con un valor de pH igual y

mayor a 10,3. Este equilibrio determina la capacidad

de amortiguamiento del agua que, en los sistemas

naturales de agua, está en equilibrio con el ambien-

te circundante [3]. La acción química básica del ion

alcalinotérreo Ca2+ presente en el agua natural con-

trola la disolución y precipitación, y asegura un en-

torno de pH estable alrededor del punto neutro (pH

6.3 a 8.3); excedentes de ácido carbónico libre son

convertidos a Ca(HCO3)2 a través de la piedra caliza

en el horizonte del suelo.

atmosfera forma o ácido carbônico, o qual converte o carbonato de cálcio contido na rocha em bicarbonato de cálcio. O bicarbonato de cálcio dissolvido é condu-zido pelas águas límnicas até o mar e atua como um amortecedor/tampão natural contra a acidificação do oceano. Certa porção de bicarbonato de cálcio pode ser utilizada novamente por meio de processos químicos e biológicos para a precipitação de carbonato, durante a reversão do processo de dissolução.

A base química destes processos é proporciona-da pelo equilíbrio cal/ácido carbônico, que define o equilíbrio dependente do pH entre as diversas espé-cies de carbonato de dióxido de carbono (CO2), hidro-genotrioxidocarbonato (HCO3-) e carbonato (CO22-), e determina o caráter da água removedora de cal ou dissolvente de cal (Figura 2).

O pH da água na natureza (mar, lago, rio, águas subterrâneas) é determinado pela quantidade de ácido carbônico livre contido na água (CO2 e H2CO2 dissolvido). Os níveis de pH abaixo de 6,3 são do-minados pelo CO2, que se converte em carbonato de hidrogênio com o aumento do pH, e é substituído como o composto de carbono dominante por parte do carbonato com um valor de pH igual e maior que 10,3. Este equilíbrio determina a capacidade tampão da água que, nos sistemas naturais de água, estão em equilíbrio com o ambiente circundante [3]. A ação química básica do íon alcalino terroso Ca2+ presente na água natural controla a dissolução e a precipita-ção e assegura um entorno de pH estável ao redor de um ponto neutro (pH 6,3 a 8,3): excedentes de ácido carbônico livre são convertidos em Ca(HCO3)2 atra-vés do calcário nas camadas do solo.

3 MétodosOs princípios fundamentais deste processo especial foram elaborados em primeiro lugar em termos de ci-nética de reação, condições limite e critérios de estabi-lidade da solução de bicarbonato de cálcio concentra-do numa escala laboratorial. As amostras de água de diferentes concentrações de íons foram misturadas em um sistema experimental com pó de pedra calcária, giz e/ou precipitado, e foi medida a conversão total, bem como a taxa de reação de dissolução dos produtos após a adição de CO2.

Em seguida, os parâmetros de limite determinados serviram como base para testes em escala piloto. Gases de combustão sintéticos foram utilizados nestes expe-rimentos. A verificação dos dados obtidos no laborató-rio sobre as taxas de eliminação de CO2 e sobre a taxa de formação de (HCO3-) da planta piloto se realizou em uma gama de diferentes condições limite.

Depois da determinação bem sucedida da idonei-dade geral deste novo processo de depuração e dos parâmetros de processo necessários, utilizando gases de combustão sintéticos, os resultados foram avalia-dos em testes práticos utilizando-se gás de combustão real a partir de uma unidade combinada de calor e energia (CCE) instalada em uma planta de tratamento

Reactor/Reator 1 Reactor/Reator 2 Sedimentación/Sedimentação

Suspensión de piedra caliza/Suspensão de

calcário

Suspensión de piedra caliza/Suspensão de

calcário

Baño de agua con regu-lación de la temperatura/Banho de água com temperatura controlada

Gas de escape agotado de CO2/CO2- gás de combustão esgotado

Med

ició

n de

pH

y

cond

uctiv

idad

/M

ediç

ão d

e pH

e

cond

utiv

idad

e

Concentrado de bicarbo-nato de calcio Ca(HCO3)2/Concentrado de bicarbona-to de cálcio

Agu

a de

cal

/Lec

he

de c

al (

opci

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)/Á

gua

de c

al/l

eite

de

cal

(op

cion

al)

Gas

cru

do/G

ás b

ruto

Drenaje de lodo o recircu-lación/Drenagem de lodo e recirculação

3 Representación esquemática del aparato de ensayo de labora-torio

Representação esque-mática do aparato de ensaio de laboratório



3 Métodos Los principios fundamentales de este proceso espe-

cial se elaboraron en primer lugar en términos de

cinética de reacción, condiciones límite y los criterios

de estabilidad de la solución de bicarbonato de calcio

concentrado a escala de laboratorio. Las muestras de

agua de diferente concentración de iones se mezcla-

ron en un sistema experimental con polvo de piedra

caliza, tiza y/o precipitado y la conversión total y

la tasa de reacción de la disolución de los productos

bajo la adición de CO2 fueron medidas.

Los parámetros límites determinados luego for-

maron la base para las pruebas a escala piloto. Gases

de combustión sintéticos fueron utilizados en estos

experimentos. La verificación de los datos obtenidos

en el laboratorio sobre las tasas de eliminación de

CO2 y sobre la tasa de formación de (HCO

3-) de la

planta piloto se realizó en una gama de diferentes

condiciones límite.

Después de la determinación exitosa de la idonei-

dad general de este nuevo proceso de depuración y

de los parámetros de proceso necesarios, utilizando

gases de combustión sintéticos, los resultados se eva-

luaron en pruebas prácticas utilizando el gas de com-

bustión real de una unidad de planta combinada de

calor + eléctrica (CCE) instalada en una planta de tra-

tamiento de aguas residuales para la generación de

electricidad a partir de gas digestor e incorporando la

recuperación de calor de los residuos y la utilización.

Por último, una evaluación de la ingeniería de

proceso para permitir la apreciación del proceso de

depuración de piedra caliza - CO2 en comparación

del concepto CAC fue realizada en base a los resulta-

dos de las pruebas.

El principio de la utilización a escala comercial del

deterioro climático de la piedra caliza como un proceso

de depuración de CO2 ha sido económicamente calcu-

lado - asumiendo como base teórica las condiciones de

Estados Unidos y de los volúmenes de agua necesarios,

entre otras cosas por Ken Caldeira et al., experto en

geo - ingeniería y autor líder de IPCC. Los autores con-

cluyen de su investigación que el proceso es en teoría

adecuado para su uso en plantas de generación de ener-

gía situados cerca de la costa y que ya utilizan el agua de

mar para la refrigeración, pero también hacen hincapié

en que siguen siendo necesarias las pruebas prácticas

antes de dar una evaluación concluyente [4, 5].

4 Las pruebas de laboratorioLos aparatos de ensayo consisten en dos reactores,

con sistemas de tuberías separados que permiten

la alimentación continua y sistemática de los pro-

ductos de cal en suspensión y de los gases dispo-

nibles comercialmente en los dos reactores (Fig. 3).

Los aditivos opcionales se pueden dosificar y/o el

sedimento devuelto de la etapa de sedimentación

conectada a los reactores de disolución a través de

tuberías de alimentación en la tapa. El aparato está

instalado en un baño de agua condicionable.

de águas residuais para a geração de eletricidade a partir de gás digestor e incorporando a recuperação de calor residual e a utilização.

Finalmente, foi realizada uma avaliação da en-genharia de processo para permitir a apreciação do processo de depuração de pedra calcária – CO2 em comparação com o conceito CAC, com base nos re-sultados dos testes.

O princípio de utilização em escala comercial do intemperismo do calcário como um processo de depu-ração foi calculado em termos econômicos – assumin-do como base teórica as condições dos Estados Unidos e dos volumes de água necessários, entre outras coisas por Ken Caldeira et al., especialista em geoengenharia e principal autor do IPCC. Através de suas pesquisas, os autores concluem que o processo é, em teoria, adequa-do para uso em plantas de geração de energia situadas próximo da costa e que já utilizam a água do mar para a refrigeração, porém também enfatizam que os testes práticos continuam a ser necessários antes de se poder oferecer uma avaliação conclusiva [4, 5].

4 Os testes de laboratórioOs aparatos de laboratório consistem em dois reato-res, com sistemas de tubulação separados que permi-tem a alimentação contínua e sistemática dos pro-dutos de cal em suspensão e dos gases disponíveis comercialmente nos dois reatores (Figura 3). Os adi-tivos opcionais podem ser dosados e/ou o sedimento devolvido a partir da fase de sedimentação ligado aos reatores de dissolução através de tubos de alimenta-ção na tampa. O aparato está instalado em um tanque de água condicionável.

Em cada caso a suspensão de depuração foi posta nos reatores antes dos testes e mantida em suspensão por meio de agitadores de palheta. A medição contí-nua do pH e da condutividade durante o decorrer de cada teste forneceram informações sobre o progresso da reação de dissolução e a taxa de formação de hidro-genocarbonato de cálcio. A alcalinidade total final (AT 4.3) foi medida na água sobrenadante da suspensão de depuração logo após a realização do equilíbrio cal/áci-do carbônico. Em seguida foi calculada a eficiência de

Temperatura [°C]

AT

4,3

[mm

ol/l

]

45

40

35

30

25

20

15

10

5

5 10 15 20 25

2.0

1.8

1.6

1.4

1.2

1.0

0.8

0.6

0.4

0.2

Condiciones límite/Condições de fronteira:40 g/l Precipitado/PrecipitaçãoContenido de gas/Conteúdo de gás 100 % CO2

Agua de mar/Água do mar Agua desionizada sin aditivo/Água deionizada sem aditivos Agua desionizada con/Água deionizada com

CO

2 [k

g/m

³]en

laza

do c

omo/

ligad

o ao

HC

O3-

(ca

lcul

ado)

4 Influencia de la tem-peratura y de la suspen-sión de depuración

Influência da tempera-tura e da suspenção de depuração



La suspensión de depuración fue en cada caso

puesta en los reactores antes de las pruebas y man-

tenida en suspensión por medio de agitadores de

paletas. La medición continua de pH y de la conduc-

tividad durante el curso de cada prueba proporcio-

nó información sobre el progreso de la reacción de

disolución y la tasa de formación del bicarbonato de

calcio. La alcalinidad total final (AT 4.3) se midió en

el agua sobrenadante de la suspensión de depuración

luego de la consecución del equilibrio cal/ácido car-

bónico. Después se calculó la eficiencia de la elimi-

nación de CO2 - utilizando los parámetros finales de

conductividad, pH, temperatura y AT 4.3.

La selección de productos de cal, como fuentes de

carbonato de calcio para estas pruebas, fue realizada

con la intención de cubrir todo el ancho de banda

de los parámetros de la muestra que se esperaban

fueran relevantes para este proceso. Dos muestras de

polvo de piedra caliza (denominadas como ‘GK 059’

y ‘GK 091’), una muestra de tiza y un precipitado

comercial (como sustancia de control químicamente

pura) fueron utilizadas para las pruebas. La dismi-

nución de la solubilidad en el sistema de cal/ácido

carbónico con el aumento de la temperatura es un

fenómeno conocido para el cual fue necesario, para

el sistema de prueba planeado, determinar las canti-

eliminação de CO2, utilizando-se os parâmetros finais de condutividade, o pH, a temperatura e AT 4.3.

A seleção de produtos de cal como fontes de car-bonato de cálcio para estes testes foi realizada com a intensão de cobrir toda a largura de banda dos parâ-metros da amostra que se esperava ser relevante para este processo. Duas amostras de pó de calcário (deno-minadas ‘GK 059’ e ‘GK 091’), uma amostra de giz e um precipitado comercial (como uma substância de contro-le quimicamente pura) foram usados para os testes. A diminuição da solubilidade no sistema de cal/ácido car-bônico com o aumento da temperatura é um fenômeno conhecido para o qual foi necessário, para o sistema de teste planejado, determinar as quantidades exatas sob as respectivas condições limite dadas. A influência da temperatura foi determinada para a faixa de 10 a 20°C em precipitado p.a. em suspensões com diferentes con-teúdos de íons. O resultado foi de 0,02 g/l por °C. Aqui se tornou evidente que a eficiência de eliminação é sig-nificativamente mais influenciada pelo tipo de fluido de depuração do que por sua temperatura (Figura 4).

Outros testes foram realizados com amostras de água dopada com NaCl e/ou MgCl2 – 6 H2O1, uma vez que se suspeitava que a influência pronunciada de água do mar na eficiência de separação poderia ser o resultado da alta concentração de íons de magné-sio desta água. Estes testes indicaram que existe uma simples dependência da concentração de íons, inde-pendentemente da espécie dos íons. A concentração de íons também teve uma influência positiva na taxa de conversão de CO2 em (HCO3-), com uma dependência exponencial da condutividade inicial, como expressão da concentração de íons (Figura 5).

No caso de suspensões que utilizam água deioni-zada, os efeitos da concentração da amostra prova-ram ser extremamente reduzidos. A limitação é, pro-vavelmente, o resultado do equilíbrio da solubilidade da suspensão, que é excedido significativamente nas concentrações utilizadas. Um aumento significativo da eficiência de separação de até 27 % pode ser con-seguido a 10°C mediante o aumento da concentração da amostra quando se utiliza água do mar em lugar de água deionizada (Figura 6).

O conteúdo de CO2 no gás de combustão é um pa-râmetro de especial importância para este processo, com correlações do aumento da pressão parcial de CO2 tanto com a eficiência de eliminação como com a ve-locidade de reação. A eficiência de remoção foi prati-camente duplicada (Figura 7) e o tempo de reação de conversão foi reduzido em mais da metade (Figura 8) quando o conteúdo de CO2 nos gases de saída subiu de 20 % a 100 % do conteúdo total.

A possibilidade de se reciclar o material de cal uti-lizado foi investigada para a determinação da quan-tidade necessária de substância contendo carbonato, uma vez que as amostras foram em todo tempo usadas em excesso e nunca foram totalmente dissolvidas. Os testes relevantes foram realizados duas vezes utilizan-do o resíduo de pó de calcário do teste anterior em

Tiem

po/T

empo

[m

in]

60

50

40

30

20

10

00 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20

Condiciones límite/Condições de fronteira: Deionat 10 °C, Concentración de las muest-ras/Concentração da amostra 30 g/l, Conte-nido de gas/Conteúdo de gás 100 % CO2

Conductividad antes del experimento/Condutividade antes do experimento [mS/cm] como expresión de la resistencia de los iones/como uma expressão da força iônica

95 %Ganancia/Volume de operação – Mg2+ Dopaje/Dopagem 95 %Ganancia/Volume de operação – Na+ Dopaje/Dopagem 95 %Ganancia/Volume de operação – without Dopaje/Dopagem Distribución exponencial/Ajuste exponencial: y = e3,1-0,2x, R2 = 0.96

Concentración de las muestras/Concentração da amostra [g/l]

AT

4,3

[mm

ol/l

]

45

40

35

30

25

20

15

10

5

2.0

1.8

1.6

1.4

1.2

1.0

0.8

0.6

0.4

0.2

CO

2 [k

g/m

³]en

laza

do c

omo/

ligad

o ao

HC

O3-

(ca

lcul

ado)

Condiciones límite/Condições de fronteira:Contenido de gas/Conteúdo de gás 100 % CO2

GK 091, 20 °C, deionat GK 059, 10 °C, deionat Precipitado/Precipitação, 10 °C, deionat Precipitado/Precipitação, 10 °C, Agua de mar/Água do mar

10 20 30 40

5 Influencia de la con-centración de iones en la velocidad de reacción a 10 °C

Influência da concentra-ção de ions em velocida-de de reação a 10 °C

6 Influencia de la con-centración de la mues-tra para varias muestras y temperaturas

Influência da con-centração da amostra para várias amostras e temperaturas



dades exactas bajo las respectivas condiciones límite

dadas. La influencia de la temperatura fue determi-

nada para el rango de 10 a 20 °C en precipitado p.a.

en suspensiones con diferentes contenidos de iones.

Esta fue determinada en 0,02 g/l por ºC. Aquí se puso

de manifiesto que la eficiencia de la eliminación está

influenciada significativamente más por el tipo de

fluido de depuración que por su temperatura (Fig. 4).

Otras pruebas se realizaron con muestras de agua

dopadas con NaCl y/o MgCl2 ∙ 6 H

2O, ya que se sospe-

chaba que la influencia pronunciada de agua de mar

en la eficiencia de separación podría ser el resultado

de la alta concentración de iones de magnesio de esta

agua. Estas pruebas indicaron que existe una depen-

dencia simple de la concentración de iones, con inde-

pendencia de las especies de iones. La concentración

de iones también tuvo una influencia positiva en la

tasa de conversión de CO2 en (HCO

3-), con una de-

pendencia exponencial de la conductividad inicial,

como expresión de la concentración de iones (Fig. 5).

En el caso de suspensiones utilizando agua desio-

nizada, los efectos de la concentración de la muestra

resultaron ser extremadamente ligeros. La limitación

es probablemente el resultado del equilibrio de la solu-

bilidad de la suspensión, que es excedido significativa-

mente a las concentraciones utilizadas. Un incremento

significativo en la eficiencia de separación de hasta en

un 27 % se puede lograr a 10 °C mediante el aumen-

to de la concentración de la muestra cuando se utiliza

agua de mar en vez de agua desionizada (Fig. 6).

El contenido de CO2 en el gas de combustión es un

parámetro de especial importancia para este proceso,

con correlaciones del aumento de la presión parcial

de CO2, tanto con la eficiencia de eliminación como la

velocidad de reacción. La eficiencia de remoción prác-

ticamente se duplicó (Fig. 7) y el tiempo de reacción de

conversión se redujo a más de la mitad (Fig. 8) cuando

el contenido de CO2 en los gases de salida se aumentó

del 20 % al 100 % del contenido total.

La posibilidad de reciclar el material de cal uti-

lizado fue investigada para la determinación de la

cantidad necesaria de sustancia que contiene carbo-

nato, ya que los especímenes fueron en todo mo-

mento utilizados en exceso, y nunca fueron disueltos

totalmente. Las pruebas relevantes fueron realizadas

dos veces utilizando el residuo de polvo de piedra

caliza del ensayo anterior en cada caso, sin adición

de nuevo material de prueba. Estas pruebas de re-

petición dieron un resultado de depuración virtual-

mente idéntico y también se demostró, sobre la base

del diagrama de la conductividad, que no hubo una

disminución significativa en la velocidad de reacción

y que el material no consumido puede ser devuelto a

la reacción sin pérdidas de eficiencia.

La estabilidad de las soluciones de depuración es

determinada por el equilibrio de cal/ácido establecido

en la solución. Una importancia particular es concedida

en este contexto a los factores de temperatura, presión

parcial de CO2 sobre la solución y el pH. Alteraciones

cada caso, sem adição de novo material de teste. Estes testes de repetição deram um resultado de depuração virtualmente idêntico e também foi demonstrado, com base no diagrama da condutividade, que não houve uma diminuição significativa na velocidade de reação e que o material não consumido pode ser devolvido à reação sem perdas de eficiência.

A estabilidade das soluções de depuração é deter-minada pelo equilíbrio de cal/ácido estabelecido na solução. Uma importância particular é concedida neste contexto aos fatores de temperatura, pressão parcial de CO2, sobre a solução e o pH. Alterações nestes parâ-metros podem resultar na precipitação de CaCO3, que geralmente tem lugar através de períodos de tempo mais longos. O CaCO3 tem uma tendência a supersatu-ração em sistemas aquáticos. Todas as soluções de de-puração utilizadas aqui tomaram a forma de sistemas saturados de Ca(HCO3)2, que portanto apresentavam uma dureza de carbonatos bastante alta. Deste modo, as diluições sempre foram produzidas na proximida-de de pontos de descarga de água, razão pela qual a precipitação de CaCO3 não necessita ser prevista em descargas nos sistemas de água. Testes de armazena-mento correspondentes confirmaram esta hipótese. Após a conclusão do teste, a solução de depuração foi armazenada durante uma quantidade de dias e a alca-linidade total foi medida antes e depois do armazena-

Contenido de gas/ Conteúdo de gás CO2 [%]

AT

4,3

[mm

ol/l

]

45

40

35

30

25

20

15

10

5

2.0

1.8

1.6

1.4

1.2

1.0

0.8

0.6

0.4

0.2

CO

2 [k

g/m

³]en

laza

do c

omo/

ligad

o ao

HC

O3-

(ca

lcul

ado)

Condiciones límite/Condições periféricas:Deionat, 20 °C, 30 g/l

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

GK 091

Contenido de gas/Conteúdo de gás CO2 [%]

60

50

40

30

20

10

0

Tiem

po/T

empo

[m

in]

10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

90 % Ganancia/Volume de operação – GK 059 – 10 °C 90 % Ganancia/Volume de operação – Caliza/Tiza/Giz – 10 °C 90 % Ganancia/Volume de operação – Caliza/Tiza/Giz – 12 °C

7 Aumento de la eficiencia de remoción a 20 °C, cuando la con-centración de CO2 en los gases de combus-tión es incrementada

Aumento da eficiencia de remoção a 20 °C, quando a concentração de CO2 nos gases de combustão é incremen-tada

8 Influencia del con-tenido de gas en la velocidad de reacción

Influência do conteudo de gás na velocidade de reação



en estos parámetros pueden resultar en la precipita-

ción de CaCO3, que generalmente tiene lugar a través

de períodos de tiempo más largos. El CaCO3 tiene una

tendencia a sobresaturarse en sistemas acuáticos. Todas

las soluciones de depuración utilizadas aquí tomaron

la forma de sistemas saturados de Ca(HCO3)2, que por

lo tanto presentaban una muy alta dureza de carbona-

tos. De este modo, las diluciones siempre se producirán

en la vecindad de puntos de descarga de agua, razón

por la cual la precipitación de CaCO3 no necesita ser

prevista en descargas en los sistemas de agua. Pruebas

de almacenamiento correspondientes confirmaron esta

hipótesis. Posterior a la finalización de las pruebas, la

solución de depuración fue almacenada durante una

cantidad de días y la alcalinidad total fue medida antes

y después del almacenamiento. Sólo leves descensos de

menos de 0,05 g/l en la concentración de CO2 fueron

determinados durante el período de almacenamiento.

5 Implementación a escala comercial del proceso: planta pilotoUn sistema móvil de absorción/desorción disponibles

en el Instituto de Tecnología Energética y Ambiental

(AITU) fue modificado para las pruebas de orientación

práctica (Fig. 9). El sistema fue operado por medio de

tres unidades de absorción instaladas en serie. El pol-

vo de piedra caliza y los aditivos utilizados fueron

puestos en un recipiente de alimentación y llevados

a la suspensión por medio de un agitador integra-

do. La suspensión de cal generada fue alimentada en

contracorriente al gas de combustión a ser depurado

en las etapas individuales de absorción. Los tanques

de reacción también fueron adicionalmente equipados

con sistemas de agitación con el fin de mantener el

polvo de piedra caliza en suspensión durante todo el

mento. Somente ligeiras reduções inferiores a 0,05 g/l de concentração de COw foram determinados em todo o período de armazenamento.

5 Implementação do processo em escala comercial: planta pilotoUm sistema móvel de absorção/dessorção disponível no Instituto de Tecnologia Energética e Ambiental (AITU) foi modificado para os experimentos de orien-tação prática (Figura 9). O sistema foi operado por meio de três unidades de absorção instaladas em série. O pó de calcário e os aditivos utilizados foram postos em um recipiente de alimentação e levados à suspensão por meio de um agitador integrado; a suspensão de cal produzida foi alimentada em contracorrente para o gás de combustão a ser depurado nas etapas individu-ais de absorção. Os tanques de reação também foram adicionalmente equipados com sistemas de agitação a fim de manter o pó de calcário em suspensão durante todo o processo. O fluido de depuração foi distribuído por meio de placas defletoras instaladas na parte de baixo das aberturas de saída na matriz bocal. Os absor-vedores contaram com uma embalagem plástica para aumentar a área de superfície de contato e o tempo de permanência. Foi possível operar o sistema de teste com um circuito de gás/fluido de depuração aberto e fechado, de acordo com a tarefa em particular.

Os testes piloto foram realizados em temperatura ambiente e utilizando 30 g/l do respectivo aditivo. Pó de calcário e de giz de alta qualidade de seleção da se-leção das amostras dos experimentos de testes anterio-res foram utilizados como aditivo. A idoneidade destes produtos foi indicada durante os testes preliminares em escala de laboratório. A concentração de CO2 no gás de combustão sintética variou de 15 a 90 % vol. de CO2 nos

Tanque de almacenamiento agitador/mez-clador/Tanque de armazena-mento com misturador

Liberación de/ Liberação de CaCO3

Línea de suministro de Aire/Linha de alimen-

tação de ar + CO2Flujo cerrado de gas/ Fluxo fechado de gás

Flujo cerrado de detergente/ Fluxo fechado de detergente

Absorber 3Absorber 2Absorber 1

Toma de la muestra/ Amostragem



9 Diagrama de la planta piloto

Diagrama da planta piloto



proceso. El fluido de depuración fue distribuido por

medio de placas deflectoras instaladas por debajo de

las aberturas de salida en el conjunto de boquillas. Los

absorbedores contaron con un empaque plástico con

el fin de aumentar el área de superficie de contacto y

el tiempo de residencia. Fue posible operar el sistema

de prueba con un circuito de fluido de depuración/gas

abierto o cerrado, según la tarea en particular.

Las pruebas piloto se llevaron a cabo a tempera-

tura ambiente y utilizando 30 g/l del aditivo respec-

tivo. Polvo de piedra caliza y de tiza de alta calidad

de la selección de las muestras de los experimentos

de laboratorio anteriores fueron utilizados como adi-

tivo. La idoneidad de estos dos productos fue indi-

cada durante las pruebas preliminares a escala de

laboratorio. La concentración de CO2 en el gas de

combustión sintética fue variada de 15 a 90 % vol. de

CO2 en las pruebas individuales, con un flujo de gas

que permaneció constante en 30 m3/h.

Pruebas orientacionales iniciales fueron realiza-

das con un circuito cerrado de fluido de depuración/

gas, con el fin de verificar la repetibilidad de las

pruebas a escala de laboratorio en la planta piloto.

Los datos de conductividad obtenidos en las pruebas

de laboratorio fueron confirmados también (Fig. 10).

Las condiciones de depuración de gas optimizadas en

las instalaciones piloto, resultantes de la instalación

de empaques para ampliar las superficies de con-

tacto, por ejemplo, promueven una tendencia hacia

mayores velocidades de reacción.

Las muestras de fluido de depuración fueron to-

maron después del paso a través de cada uno de los

tres tanques absorbentes con el fin de determinar su

capacidad máxima de absorción de CO2 y la eficiencia

de eliminación respectiva de cada etapa de absorción.

La figura 11 muestra la absorción de CO2 del líquido

de depuración en el absorbedor final. Sobre esta base,

hasta 483 mg de CO2 son absorbidos por litro de so-

lución de depuración en la depuración de los gases de

combustión sintéticos que contienen 30 % vol. de CO2,

y un máximo de 300 mg por litro de solución de de-

puración en el procesamiento de gases de combustión

con un contenido de CO2 del 15 % vol. (Fig. 11).

Las pruebas a escala piloto finales con un cir-

cuito abierto de fluido de depuración/gas cumplió el

propósito de la preparación directa para las pruebas

prácticas, y fueron llevadas a cabo bajo condiciones

análogas a aquellas de los últimos ensayos.

La figura 12 muestra a modo de ejemplo los re-

sultados del análisis de las tres muestras tomadas

simultáneamente aguas abajo de los tres depurado-

res de absorción después de un período de opera-

ción de 20 min. utilizando el polvo de piedra caliza

a una concentración de CO2 de 15 % vol.. La mayor

cantidad de CO2 es absorbido por el fluido de depu-

ración en el primer absorbedor, mientras que sólo

una depuración siguiente relativamente ligera de los

gases de combustión es producida en las unidades de

depuración aguas abajo.

testes individuais com um fluxo de gás que permane-ceu constante em 30 m3/h. Testes iniciais de orientação foram realizados com um circuito fechado de fluido de depuração/gás, a fim de verificar a repetitividade dos testes em escala de laboratório em planta piloto. Os da-dos de condutividade obtidos nos testes de laboratório também foram confirmados (Figura 10). As condições de depuração de gás otimizadas nas instalações piloto, resultantes da instalação de embalagens para ampliar as superfícies de contato, por exemplo, promovem uma tendência para maiores velocidades de reação. As amos-tras de fluido de depuração foram tomadas depois da passagem através de cada um dos tanques absorventes a fim de determinar sua capacidade máxima de absorção de CO2 e a respectiva eficiência de eliminação de cada etapa de absorção. A Figura 11 mostra a absorção de CO2 do líquido de depuração no absorvedor final. Sobre esta base, até 483 mg de CO2 são absorvidos por litro de solu-ção de depuração na depuração dos gases de combustão sintéticos que contêm 30 % vol. De CO2 e um máximo de 300 mg por litro de solução de depuração no processa-mento de gases de combustão com um conteúdo de CO2 de 15 % vol. (Figura 11).

Os testes finais em escala piloto com um circuito aberto de fluido de depuração/gás cumpriu o propósito da preparação direta para os testes práticos, e foram realizados em condições análogas àquelas dos últimos experimentos. A Figura 12 apresenta, a título de exem-plificação, os resultados da análise das três amostras tomadas simultaneamente dos três depuradores de ab-sorção depois de um período de operação de 20 min., utilizando o pó de calcário e uma concentração de CO2 de 15 % vol. A maior quantidade de CO2 é absorvi-da pelo fluido de depuração no primeiro absorvedor, enquanto apenas uma depuração relativamente leve ocorre nas unidades de depuração posteriores.

6 Testes práticosOs testes práticos foram realizados em uma planta de tratamento de águas residuais municipais em Bad Orb, Alemanha. O lodo primário e excedente resultante é digerido anaeróbica e mesofilicamente. A utilização de energia do gás digestor em uma unidade de planta

t [min]

Con

duct

ivid

ad/C

ondu

tivi

dade

[μS

/cm

]

1800

1600

1400

1200

1000

800

600

400

200

0

Condiciones límite/Condições periféricas: 20 °C, 30 g/l GK 059,Laboratorio/Laboratório: Deionat, Centro tecnológico/Piloto: Agua potable/Água potável

Laboratorio/Laboratório, 100 % CO2

Centro tecnológico/Piloto, 90 % CO2





0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

10 Comparación de las conductividades de las soluciones de depura-ción utilizadas en los experimentos de labo-ratorio y las pruebas en planta piloto

Comparação das con-dutividades das soluções de depuração utilizadas nos experimentos de laboratório e nas provas na planta piloto



6 Las pruebas prácticas Las pruebas prácticas se llevaron a cabo en la planta

de tratamiento de aguas residuales municipales en

Bad Orb/Alemania. El lodo primario y en exceso re-

sultante es digerido anaeróbica y mesofílicamente.

La utilización de energía del gas digestor en una uni-

dad de planta combinada de calor + eléctrica (CCE)

sigue después de un almacenamiento temporal en un

depósito de gas. El gas de combustión generado en

la combustión del gas digestor se libera a la atmós-

fera a través de una tubería de gas de combustión

horizontal con un diámetro interior de 110 mm. La

temperatura del gas de combustión en la operación

de diseño de carga fue de 130 °C y la velocidad de

flujo del gas (10,5 m/s) fue controlada por medio de

un anemómetro de paletas. Un flujo volumétrico de

gas de combustión de operación de aprox. 360 Bm3/h

puede calcularse a partir de ello. La concentración

promedio de CO2 en los gases de escape fue del 12 %

vol.. La unidad central eléctrica y de calor funciona

alrededor de 4300 h cada año, dando lugar a emisio-

nes anuales de CO2 de alrededor de 40 000 kg.

El sistema de depuración experimental fue co-

nectado a la tubería de gas de combustión por me-

dio de una manguera de plástico resistente al calor

(diámetro interior: 115 mm). El flujo volumétrico

del gas de combustión a través del depurador expe-

rimental se redujo a ≤ 70 m3/h, que corresponde al

diseño de este sistema. El flujo de gas de combus-

tión para la depuración se encontraba por lo tanto

en el extremo superior del rango de rendimiento

del depurador experimental, pero fue posible com-

pensar esto al menos parcialmente con el aumento

del flujo volumétrico del fluido de depuración, que

alcanzó 1.400 l/h y alrededor de 3.500 l/h en las

pruebas individuales. Después de pasar a través de

las etapas de absorción instaladas en serie, el gas

de combustión de contenido de CO2 reducido fue

liberado a la atmósfera.

Sólo el aparato de prueba con un circuito abierto

de gas y fluido de depuración fue utilizado en las

pruebas prácticas. La concentración de CO2 durante

estas pruebas se mantuvo en gran medida constan-

te, al alrededor de 11,8 % vol., con sólo ligeras fluc-

tuaciones de algunos ±0,2 % vol.

Los mismos productos utilizados en las pruebas

a escala piloto se utilizaron aquí como aditivos con

un contenido de carbonato de calcio, en concen-

traciones de 3 % y 1,5 % en peso, respectivamente.

Una serie de pruebas que implicaron la adición de

aproximadamente 3,5 % en peso de cloruro de sodio

(99 % de NaCl) sirvió el propósito de la evaluación

de la utilización de agua de mar. Dos reservas de

agua estaban disponibles en la planta de tratamien-

to de aguas residuales de Bad Orb, el suministro de

agua de la red municipal fue seleccionado para su

uso después de las pruebas preliminares, gracias a

su composición química constante. Los datos analí-

ticos pertinentes se muestran en la Tabla 1:

combinada de calor + eletricidade (CCE) segue após um armazenamento temporário em um depósito de gás. Os gases de combustão gerados na combustão de gás di-gestor é liberado para a atmosfera através de um tubo horizontal com um diâmetro interno de 110 mm.

A temperatura do gás de combustão na operação de projeto de carga foi de 130 °C e a velocidade de fluxo do gás (10,5 m/s) foi controlada por meio de um anemômetro de palhetas. A partir disso pode ser cal-culado um fluxo volumétrico de gás de combustão de operação de aprox. 360 Bm3/h. A concentração pro-metida de CO2 nos gases de escape foi de 12 % vol. A unidade central de energia e de calor funciona por volta de 4300 h por ano, dando lugar a emissões anuais de CO2 de cerca de 40 000 kg.

O sistema de depuração experimental foi conecta-do à tubulação de gás de combustão por meio de uma mangueira de plástico resistente ao calor (diâmetro interior: 115 mm). O fluxo volumétrico do gás de com-bustão através do depurador experimental foi reduzido a ≤ 70 m3/h, que corresponde ao projeto deste siste-ma. O fluxo de gás de combustão para a depuração se encontrava, portanto, no extremo superior do alcance de rendimento do depurador experimental. Porém foi possível compensar isto, ao menos parcialmente, com o aumento do fluxo volumétrico do fluido de depura-ção, que alcançou 1400 l/h e cerca de 3500 l/h nos tes-tes individuais. Após passar pelas etapas de absorção instaladas em série, o gás de combustão de conteúdo de CO2 reduzido foi liberado para a atmosfera. Apenas o aparelho de teste com um circuito aberto de gás e fluido de depuração permaneceu em grande medida constante, cerca de 11,8 % vol., apenas com ligeiras flutuações de +/- 0,2 % vol.

Os mesmos produtos utilizados nos testes em esca-la piloto foram utilizados aqui como aditivos com um conteúdo de carbonato de cálcio, em concentrações de 3 % e 1,5 % em peso, respectivamente. Uma série de testes que implicaram a adição de aproximadamente 3,5 % do peso em cloreto de sódio (99 % de NaCl) ser-viu ao propósito da avaliação da utilização de águas do mar. Duas reservas de água estavam disponíveis na planta de tratamento de águas residuais de Bad Orb. O suprimento de água da rede municipal foi selecionado para seu uso após os testes preliminares, graças à sua composição química constante. Os dados analíticos pertinentes são apresentados na Tabela 1:

Da mesma maneira que os testes em escala piloto, em primeiro lugar a suspensão foi preparada no reci-piente receptor e na sequência deu início a operação das bombas de liquido de depuração e dos agitadores dos três recipientes de absorção. A mangueira de gás foi introduzida no depurador de teste tão logo foi esta-belecido um fluxo estável de detergente no depurador. Os analistas do gás, que visualizaram e registraram o conteúdo de CO2 nos fluxos de gás (antes da entrada no depurador de teste) e no gás depurado (na saída do de-purador de teste) tornaram possível o acompanhamento da evolução da concentração de CO2. As amostras de



Al igual que en las pruebas a escala piloto, la

suspensión fue preparada en el primer recipiente re-

ceptor y a continuación se iniciaron las bombas del

líquido de depuración y los agitadores de los tres reci-

pientes de absorpción continuación. La manguera de

gas fue conectada a la toma de gases de combustión y

la alimentación del flujo de gas fue introducida en el

depurador de prueba tan pronto como se estableció un

flujo estable de detergente en el depurador.

Los analizadores de gas, los cuales visualizaron

y registraron el contenido de CO2 en los flujos de gas

(antes de la entrada al depurador de prueba) y en el

gas depurado (a la salida del depurador de prueba)

hicieron posible el seguimiento la evolución de la

concentración de CO2. Las muestras de fluido de de-

puración fueron tomadas poco después de que la con-

centración de CO2 a la salida del depurador de prueba

hubiera alcanzado un valor constante. El flujo volu-

métrico del fluido de depuración fue establecido como

el valor más alto en cada caso después del muestreo

inicial de este líquido, luego del cual la concentración

de CO2 visualizada por el analizador de gases a la sali-

da de gas del sistema (lado del gas depurado) cayó. La

segunda muestra del fluido de depuración fue tomada

tan pronto un valor estable fue alcanzado y el experi-

mento se continuó hasta que la suspensión preparada

en el recipiente receptor se había agotado.

Las tasas de depuración más altas dentro de con-

diciones límites ecológica y económicamente racio-

nales se obtuvieron en las pruebas prácticas utili-

zando agua del grifo dopada con sal. La Figura 13

muestra la correlación entre la eficiencia de elimi-

nación y la concentración de CO2 en el gas de com-

bustión a un alto de flujo volumétrico del fluido de

depuración y el uso de agua salada.

La eficiencia de eliminación del CO2 de los gases

de combustión utilizando un depurador de piedra ca-

liza depende principalmente de la concentración de

iones y flujo volumétrico del fluido depurador. Con

los dos aditivos de depuración ensayados se obtienen

grados comparables de depuración del gas. La cues-

tión de usar el aditivo en la prueba por primera vez o

de utilizar una cantidad residual de una prueba ante-

rior como base para la preparación de la suspensión

también demostró no ser de importancia alguna. En

contraste con los experimentos de laboratorio, una

disminución de CO2 comparable a la conseguida con

las concentraciones más altas de suspensión fue lo-

grada, incluso con una cantidad significativamente

menor de cal (1,5 % en peso), probablemente como

resultado de la gran superficie de contacto entre el

gas de combustión y el fluido depurador propor-

cionado en el depurador de ensayo y de una mejor

mezcla de la suspensión. Se demostró que es posible

eliminar hasta el 11,2 % del contenido de CO2 en

los gases de escape, dependiendo de los parámetros

de las pruebas seleccionados, al utilizar suspensiones

sin sal. La tasa de eliminación fue de hasta el 17,2 %

cuando se utilizó agua de mar sintética.

fluido de depuração foram tomadas pouco depois de a concentração de CO2 na saída do depurador de teste al-cançar um valor constante. O fluxo volumétrico do flui-do de depuração foi estabelecido como o valor mais alto em cada caso após a amostragem inicial deste líquido, depois do qual a concentração de CO2 visualizada pelo analista na saída de gás do sistema (lado do gás depura-do) caiu. A segunda amostragem do fluido de depuração foi tomada tão logo um valor estável foi alcançado e o experimento continuou até que a suspensão preparada no recipiente receptor se esgotou. As maiores taxas de

600

500

400

300

200

100

0

Creta/Giz Cal/Calcário

Con

sum

o de

CO

2 de

la s

oluc

ión

de d

epur

ació

n/

Con

sum

o de

CO

2 da

sol

ução

de

água

de

depu

raçã

o [m

g/l]

15%vol.-% CO2 Flujo de gas/Gases de combustão

30%vol.-% CO2 Flujo de gas/Gases de combustão

483

Ensayo/

Teste 12

473

Ensayo/

Teste 5

300

Ensayo/

Teste 11

262

Ensayo/

Teste 6

600

500

400

300

200

100

0

Cal/calcário

Con

sum

o de

CO

2 de

la s

oluc

ión

de d

epur

ació

n/

Con

sum

o de

CO

2 da

sol

ução

de

água

de

depu

raçã

o [m

g/l]

294

Después/Após

absorber 1

298

Después/Após

absorber 2

334

Después/Após

absorber 3

11 La absorción de CO2 de las soluciones de depuración en las pruebas realizadas con circuitos con gas cerrado y fluido de purificación abierto (evaluación de la tercera muestra posterior al absorbedor final en cada caso)

A absorção de CO2 das soluções de depuração nas provas realizadas com circuitos com gás encerrado e fluido de purificação aberto (avaliação da terceira amostra posterior ao absorvedor final em cada caso)

12 La absorción de CO2 del fluido de depuración luego de la primera, segunda o última etapa de absorción en el Ensayo 9 usando fluido de depuración en base de cal y una concentración de CO2 de 15 % vol. en el gas de combustión

A absorção de CO2 do fluido de depuração logo na primera, segunda ou última etapa de absorção no Ensaio 9 usando fluido de depuração de base de cal e uma concentração de CO2 de 15 % vol. no gás de combustão



7 Evaluación de la ingeniería de procesoLos resultados de las pruebas obtenidos se utili-

zarán ahora para una evaluación comparativa del

proceso de depuración de piedra caliza - CO2 contra

el concepto previamente discutido y al menos par-

cialmente probado basado en la tecnología de cap-

tura y almacenamiento de carbono (CAC). El objeti-

vo declarado de la tecnología CAC es el de la captura

de dióxido de carbono directamente en su origen

(puntual) y el de almacenarlo de forma permanente

en formaciones geológicas profundas.

La depuración de piedra caliza - CO2, una simu-

lación tecnológica del proceso natural de la erosión

de las rocas carbonatadas, no utiliza sustancias am-

bientalmente dudosas. En principio, sólo agua (de

mar), polvo de piedra caliza y energía para el ac-

cionamiento de las bombas son necesarias para la

depuración utilizando este proceso.

La configuración del proceso simple y de relati-

vamente bajo consumo energético también debe ser

añadida a los beneficios que posee la depuración de

piedra caliza - CO2 frente a los procesos CAC en tér-

minos del impacto ambiental de las sustancias en el

fluido de depuración. A diferencia de los procesos de

CAC, en el que el dióxido de carbono, absorbido por

el fluido de depuración en el absorbedor, es nueva-

mente separado, con la entrada en el dispositivo de

desorción de grandes cantidades de energía térmica,

el CO2 permanece en el líquido de depuración después

de la depuración de piedra caliza - CO2 y puede enton-

ces, por ejemplo, ser descargado de nuevo al mar. La

energía de lo contrario necesaria para la compresión

subterránea del CO2 también es ahorrada. Además, las

pruebas realizadas han demostrado que la absorción

de CO2 en la depuración de piedra caliza - CO

2 es de

hecho promovida por un excedente de polvo de piedra

caliza, pero también que la cal no consumida puede

ser utilizada de nuevo en el proceso de depuración sin

pérdida de eficiencia. Estimaciones aproximadas de

costo beneficio indicaron que este hecho, en combi-

depuração dentro de condições de condições ecológica e economicamente racionais foram obtidas nos testes práticos utilizando-se água de torneira dopada com sal. A taxa de remoção foi de até 17,2 % quando usada água do mar sintética. A Figura 13 mostra a correlação entre a eficiência de eliminação e a concentração de CO2 no gás de combustão em um alto fluxo de depuração e com a utilização de água salgada.

A eficiência de eliminação do CO2 dos gases de combustão utilizando um depurador de calcário depen-de principalmente da concentração de íons e do fluxo volumétrico do fluido depurador. Com os aditivos de depuração testados foram obtidos graus comparáveis de depuração do gás. A questão de se usar aditivo no ex-perimento pela primeira vez ou de se utilizar uma quan-tidade residual de um teste anterior como base para a preparação da suspensão também demonstrou não ter qualquer significado. Em contraste com os experimen-tos de laboratório, uma diminuição de CO2 comparável à conseguida com as concentrações mais altas de suspen-são foi alcançada, inclusive com uma quantidade signi-ficativamente menor de cal (1,5 % em peso), provavel-mente como resultado da grande superfície de contato entre o gás de combustão e o fluido depurador propor-cionado no depurador de teste e de uma melhor mistura da suspensão. Foi demonstrado que é possível eliminar até 11,2 % do conteúdo de CO2 nos gases de escape, de-pendendo dos parâmetros dos testes selecionados, ao utilizar suspensões sem sal. A taxa de eliminação foi de até 17,2 % quando se utilizou água do mar sintética.

7 Avaliação da engenharia de processoOs resultados dos testes obtidos serão utilizados agora para uma avaliação comparativa do processo de depu-ração de calcário – CO2 com o conceito previamente discutido, e ao menos parcialmente, testado com base na tecnologia de captura e armazenamento de carbo-no (CAC). O projeto declarado da tecnologia CAC é o de captura de dióxido de carbono diretamente em sua origem (pontual) e o de armazenamento de foram per-manente em formações geológicas profundas

A depuração de calcário – CO2, uma simulação tecnológica do processo natural da erosão das roxas carbonatadas, não utiliza substâncias ambientalmente duvidosas. A princípio, somente água (do mar), pó de calcário e energia para o acionamento das bombas são necessárias para a depuração utilizando este processo.

A configuração simples do processo, simples e de relativamente baixo consumo energético, também deve ser adicionada aos benefícios que a depuração de calcário – CO2 possui frente aos processos CAC em ter-mos de impacto ambiental das substâncias no fluido de

Parámetro/Parâmetro Valor medido Unidad/UnidadeCa2+ 20 mg/lMg2+ 4 mg/lConductividad/Condutividade

230 μS/cm

AT 4.3 0.6 mmol/l

Tab. 1 Datos analíticos para el agua de depu-ración en las pruebas prácticasDados analíticos para a agua de depuraçados em testes práticos

Análisis en línea de los gases de la depuración de CO2/ Análise online de gases de limpeza de CO2 [%]

16

14

12

10

8

6

6 8 10 12 14 16 18

Aná

lisis

de

CO

2del

agu

a de

dep

urac

ión/

A

nális

e de

CO

2 da

águ

a de

dep

uraç

ão [

%]

GK 059 GK 059

GK 059 Creta/Giz

GK 059

GK 059

GK 059

GK 059

Flujo de detergente/Fluxo do detergente 3500 l/h Agua del grifo, dopada con sal/Água de torneira dopada com sal Agua del grifo/Água de torneira

13 Tasas de extracción logradas en las pruebas prácticas usando agua de grifo dopada con sal

Taxas de extração alcan-çadas em testes práticos utilizando água da rede dopada com sal



nación con las ventajas de la energía del proceso, da

lugar a costos de operación relativamente bajos.

La comparación directa de la eficiencia de remo-

ción de CO2 de los dos procesos favorece a los depu-

radores basados en aminas (MEA) utilizados para los

procesos de CAC. Hasta 800 mg de CO2 son absorbi-

dos por litro de fluido de depuración en las pruebas

prácticas realizadas utilizando el depurador de piedra

caliza. En aprox. 44 g/l de solución de depuración (di-

ferencial de carga 0,2 mol/mol), la absorción de CO2

lograda utilizando una solución al 30 % de monoe-

tanolamina (MEA) es mayor en casi dos órdenes de

magnitud, dependiendo del proceso específico selec-

cionado. La desventaja de la solubilidad significativa-

mente menor del dióxido de carbono en el depurador

de piedra caliza en cierta medida puede ser equilibra-

da por medio de la correspondiente configuración de

proceso y operación. En una configuración en cas-

cada, en el que un número de etapas de depuración,

cada una tratando los gases de combustión recibidos

de la etapa anterior con solución de depuración fresca,

son instalados uno tras otro, la eficiencia de remoción

del CO2 puede ser elevada de una etapa a la otra. Este

arreglo sin embargo también aumenta los costos de

consumo del fluido de depuración y de inversión.

Se puede comprobar, a modo de resumen, que

el depurador de piedra caliza - CO2 examinado aquí

posee en criterios ecológicos y de ingeniería de pro-

cesos importantes ventajas frente a los procesos de

CAC discutidos (Tabla 2).

8 Perspectivas Además de un mayor desarrollo tecnológico del pro-

ceso, con el objetivo de optimizar las tasas de remo-

ción de CO2 en el proceso a escala comercial, futuros

proyectos de investigación también tendrán que de-

mostrar la aceptabilidad de la descarga de la solución

de bicarbonato de calcio en los sistemas naturales de

agua, y verificar los efectos ecológicos positivos pre-

vistos. No sólo la química del agua y los análisis bio-

lógicos, sino también el modelado, con la participa-

ción de una institución de investigación marina, de

los efectos potenciales en ambos entornos límnicos y

depuração. Ao contrário dos processos CAC, nos quais o dióxido de carbono, absorvido pelo fluido de depu-ração no absorvedor, é novamente separado, com a en-trada no dispositivo de dessorção de grandes quantida-des de energia térmica, o CO2 permanece no liquido de depuração depois da depuração do calcário CO2 e pode então, por exemplo, ser despejado novamente ao mar. Por outro lado, a energia necessária para a compressão subterrânea do CO2 na depuração de calcário - CO2 é de fato promovida por um excedente de pó de calcá-rio, mas também porque a cal não consumida pode ser utilizada novamente no processo de depuração sem perda de eficiência. Estimativas aproximadas de custo benefício indicaram que este fato, em combinação com as vantagens da energia do processo, dá lugar a custos de operação relativamente baixos.

A comparação direta da eficiência de remoção de CO2 dos dois processos favorece aos depuradores ba-seados em aminas (MEA) utilizadas para os processos de CAC. Até 800 mg de CO2 são absorvidos por litro de fluido de depuração nos testes práticos realizados utili-zando-se o depurador de calcário. Em aproximadamen-te 44 g/l de solução de depuração (diferencial de carga 0,2 mol/mol), a absorção de CO2 conseguida utilizando--se uma solução a 30 % de monoetanolamina (MEA) é maior em quase duas ordens de magnitude, dependen-do do processo específico selecionado. A desvantagem da solubilidade significativamente menor do dióxido de carbono no depurador do calcário em certa medida pode ser equilibrada por meio da correspondente confi-guração do processo e operação. Em uma configuração em cascata, em que um número de etapas de depuração, cada uma tratando os gases de combustão recebidos da etapa anterior com solução de depuração fresca, foram instaladas uma após a outra, a eficiência de remoção do CO2 pode ser elevada de uma etapa a outra. Este arranjo, no entanto, também aumenta os custos de consumo de fluido de depuração e de investimentos.

Pode ser determinado, em resumo, que o depurador de calcário – CO2 aqui examinado possui, em critérios ecológicos e de engenharia de processos, importantes vantagens frente aos processos de CAC discutidos (Ta-bela 2).

ParámetroParâmetro

CCS (MEA depurador)CCS (depurador MEA)

Depurador de CO2 basado en piedra calizaDepurador de CO2 baseado em calcário

Costo operacional de los conductores/Custo opera-cional dos condutores

Temperatura, presión de la tubería para el transporte de CO2/Temperatura, pressão da

tubulação para o transporte de CO2

Agua/Água

Fluido depurador Tóxico Inocuo/inócuoDesvío del/de fluido depurador

2 % No anticipado, en caso tal despreciable/Nen-huma previsão, insignificante, se for o caso

Necesidad de permiso/ Necessidade de aprovações

Alta, a partir de 1000 kg MEA en el sistema/no sistema

No está previsto/Nenhuma previsão

Tubería y almacenamiento de CO2/Tubulação e arma-zenamento de CO2

Critico, solo una baja aceptación social/Critico, apenas uma baixa aceitação social

No requerido/Não necessário

Co-producto/Co-produto Dióxido de carbono Carbonato de hidrógeno/hidrogênioTotal costo/Custo total/m3 (8000 h/a)

0.046 € 0.027* €

* costos del agua no son incluídos, en el caso de utilizar agua marina/custos de água não incluídos, quando usada água do mar

Tab. 2 Evaluación com-parativa de depuración MEA y del proceso de depuración de CO2 basado en piedra caliza molida

Avaliação comparativa da depuração MEA e do processo de depuração de CO2 baseado em calcário moído



marinos, deben llevarse a cabo para este fin. Especial

atención también debe ser dedicada a la estabilidad de

la solución de bicarbonato de calcio después de su di-

lución con una gama de diferentes aguas superficiales.

The further technological development of the

limestone-CO2 scrubber must firstly concentrate

on process arrangement and operation. Here, the

research results have already outlined options for

optimisation of removal efficiency. The plant tech-

nology used for these tests consisted of a universally

deployable absorption system, which was modified

only to conform with the special requirements of this

process. The special reaction kinetics requires a spe-

cially adapted process featuring a cascade-configu-

ration scrubber installation. Removal rates of around

80 % of the CO2 contained in the flue gas are targeted

using this technology in a planned follow-up project.

El desarrollo tecnológico del depurador de piedra

caliza - CO2 debe centrarse en primer lugar en el pro-

ceso de arreglo y funcionamiento. En este caso, los

resultados de la investigación ya han esbozado opcio-

nes para la optimización de la eficiencia de remoción.

La tecnología de la planta utilizada para estas pruebas

consiste en un sistema de absorción de aplicación uni-

versal, que fue modificada sólo para cumplir con las

necesidades especiales de este proceso. La cinética de

reacción especial requiere un proceso especialmente

adaptado con una instalación de depuración con una

configuración en cascada. Las tasas de remoción de

alrededor del 80 % del CO2 contenido en los gases de

combustión son la meta a alcanzar utilizando esta

tecnología en un proyecto de seguimiento previsto.

9 Agradecimientos El proyecto IGF AiF-16548 N, conducido por la Fun-

dación de Investigación Alemana de Cal y Mortero

y el Instituto de Tecnología Energética y Ambiental

(AITU) recibió apoyo financiero a través de la Fe-

deración Alemana de Asociaciones de Investigación

Industrial AiF en el marco del Programa de Promo-

ción de la Investigación Industrial Común (IGF), del

Ministerio Federal de Economía y Tecnología (Minis-

terio Federal de Economía y Energía) sobre la base

de una resolución adoptada por el Parlamento de la

República Federal de Alemania.

8 PerspectivasAlém de um maior desenvolvimento tecnológico do processo, com o objetivo de otimizar as taxas de remoção de CO2 no processo em escala comercial, futuros projetos de pesquisa também terão que de-monstrar a aceitabilidade da descarga da solução de bicarbonato de cálcio nos sistemas naturais de água, e verificar os efeitos ecológicos positivos previstos. Não somente a química da água e as análises bio-lógicas, mas também a modelagem, com a partici-pação de uma instituição de investigação marinha, dos efeitos potenciais em ambos entornos límnicos e marinhos, devem ser realizadas para este fim. Es-pecial atenção também deve ser dedicada à estabi-lidade da solução de bicarbonato de cálcio depois de sua diluição com uma gama de diferentes águas superficiais.

O desenvolvimento tecnológico do depurador de calcário – CO2 deve concentrar-se primeiramente no processo de arranjo e de funcionamento. Neste caso, os resultados da pesquisa já esboçaram opções para a otimização da eficiência de remoção. A tecnologia da planta utilizada para estes testes consiste em um sistema de absorção de aplicação universal, que foi modificada apenas para cumprir com as necessida-des especiais deste processo. A cinética de reação requer um processo especialmente adaptado com uma instalação de depuração com configuração em cascata. As taxas de remoção de cerca de 80 % do CO2 contido nos gases de combustão são a meta a ser alcançada utilizando esta tecnologia em um segui-mento previsto para o projeto.

8 AgradecimentosO projeto IGF AiF-16548 N, conduzido pela Fun-dação de Pesquisa Alemã de Cal e Argamassa e o Instituto de Tecnologia Energética e (AITU) recebeu apoio financeiro através da Federação Alemã de Associações de Pesquisa Industrial AiF no marco do Programa de Promoção de Pesqui-sa Industrial Comum (IGF), do Ministério Federal de Economia e Tecnologia (Ministério Federal de Economia e Energia) com base em uma resolução adotada pelo Parlamento da República Federal da Alemanha.

REFERENCIAS

[1] Federal German Environmental Bureau: CCS - Rahmenbedingungen des Umweltschutzes für eine sich entwickelnde Technik. (2009) Dessau: http://www.umweltdaten.de/publikationen/fpdf-l/3804.pdf

[2] Haas, S.; Berry, A.; Erich, E. & Weber, N.: Rückführung von anthropogenem CO2 in den natürlichen Kohlenstoffkreislauf mittels Kalkpro-dukten, Research reports by the German Lime and Mortar Research Foundation (2013), No. 1, 122 p.

[3] Hütter, L. A.: Wasser und Wasseruntersuchung (1992), Salle + Sauerländer, Frankfurt/Main[4] Caldeira, K. & Rau, G. H. (2000): Accelerating carbonate dissolution to sequester carbon dioxide in the ocean: Geochemical implications.

Geophysical Research Letters 27(2): 225-228[5] Rau, G. H., Knauss, K. G.; Langer, W. H. & Caldeira, K.: Reducing energy-related CO2 emissions using accelerated weathering of limestone,

Energy 32 (2007), pp. 1471-1477

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