O hidrociclone no conjunto de concentração por via húmida torna-se frequentemente causa de paragens: a polpa com abrasivo desgasta o revestimento em poucas semanas, e cada substituição de emergência de uma bucha para a linha tecnológica. Os hidrociclones e revestimentos de poliuretano eliminam este problema, pois a sua resistência ao desgaste supera a borracha em várias vezes. A seguir vou analisar por que se escolhe o poliuretano, onde no aparelho ocorre o maior desgaste, em que o material é melhor do que a borracha e o aço em números e como encomendar o fabrico à sua medida.
Por que se escolhem os hidrociclones de poliuretano
Os hidrociclones de poliuretano escolhem-se pelo tempo de vida e pela estabilidade de funcionamento do conjunto em meio abrasivo. A resistência ao desgaste do poliuretano vazado TIMOL é várias vezes superior à da borracha, por isso o aparelho mantém durante mais tempo a geometria dos canais de trabalho e o ciclo entre reparações prolonga-se.
Além da resistência ao desgaste, o poliuretano oferece mais duas vantagens. A faixa de temperatura de trabalho de -60 a +100 °C permite operar o conjunto tanto em oficinas frias como quentes, e a elasticidade do material amortece os golpes hidráulicos e as vibrações em vez de os transmitir ao corpo. O menor peso do poliuretano em comparação com o metal simplifica a montagem e reduz a carga sobre a estrutura. No conjunto, isto resulta num funcionamento estável do módulo nas indústrias mineira, metalúrgica, de laminação de tubos, de celulose e papel e alimentar.
Onde no hidrociclone ocorre o maior desgaste
O que se desgasta mais depressa no hidrociclone é a bucha do bocal de areia (o bocal), as partes cónica e cilíndrica do corpo e o bocal de alimentação de entrada. São precisamente estas zonas que estão em contacto direto com o fluxo de polpa abrasiva sob pressão.
A velocidade do desgaste depende diretamente da fração e da concentração das partículas sólidas na polpa: quanto mais grosso e duro for o abrasivo e quanto maior for a pressão de alimentação, mais intensamente se desgasta a superfície de trabalho. É precisamente por isso que uns hidrociclones trabalham durante meses e outros, numa polpa de minério pesada, entregam o revestimento em semanas. A bucha do bocal de areia desgasta-se primeiro, pois é sobre ela que recai o impacto máximo do abrasivo à saída. A parte cónica desgasta-se gradualmente ao longo de todo o comprimento, sobretudo no trabalho com frações grossas, e o bocal de entrada recebe a carga de choque do fluxo de polpa. Tradicionalmente estas zonas eram protegidas com borracha, aço ou caprolon, mas cada material tem limitações: a borracha desgasta-se depressa, o aço é pesado e não amortece os golpes, o caprolon é quebradiço. Os elementos de poliuretano (revestimentos, buchas, anéis, bocais) proporcionam uma resistência ao desgaste várias vezes superior à da borracha e, simultaneamente, absorvem os golpes.
Poliuretano contra borracha e aço: os números
Em resistência à abrasão o poliuretano supera a borracha várias vezes, e em peso e capacidade de amortecer golpes vence o metal. Apresento números de referência para os materiais de revestimento de hidrociclones.
| Material | Abrasão DIN 53516, mm³ | t de trabalho, °C | Resistência à rutura, MPa | Dureza | Densidade, g/cm³ |
|---|---|---|---|---|---|
| Poliuretano TIMOL | 38-39 | -60…+100 | 39-87 | 85A-95A | 1.05-1.25 |
| Borracha SBR | 100-200 | -40…+80 | 8-20 | 40A-80A | 0.94-1.1 |
| Borracha NBR | 80-150 | -30…+100 | 10-25 | 40A-90A | 1.0-1.3 |
| Aço Hardox 400/500 | não tem (metal) | -40…+250 | 1250-1600 | 370-540 HB | 7.8-7.85 |
A abrasão segundo a DIN 53516 no poliuretano é de 38-39 mm³, ao passo que na borracha SBR chega a 100-200 mm³ e na NBR a 80-150 mm³. Ou seja, um revestimento de borracha do hidrociclone desgasta-se 3-5 vezes mais depressa com o mesmo fluxo de polpa. O aço Hardox proporciona resistência e dureza máximas (370-540 HB), mas pesa 6-7 vezes mais do que o poliuretano (densidade 7.8-7.85 face a 1.05-1.25 g/cm³), não amortece os golpes hidráulicos e exige uma montagem complexa. Em resistência à rutura, o poliuretano (39-87 MPa) supera várias vezes ambas as marcas de borracha (8-25 MPa).
A vantagem-chave do poliuretano é a combinação de baixa abrasão com elasticidade: recebe o abrasivo como os melhores polímeros e, ao mesmo tempo, amortece elasticamente os golpes do fluxo, reduzindo o risco de fissuras nas zonas de hidrodinâmica variável.
À parte, vale a pena ter em conta o peso e a montagem. Um hidrociclone metálico em aço resistente ao desgaste pesa 6-7 vezes mais do que um conjunto de poliuretano da mesma geometria, o que significa carga sobre a estrutura, fixação mais complicada e um custo de transporte mais elevado, sobretudo para instalações móveis. O poliuretano não corrói em meio húmido e em contacto com suspensões minerais, por isso o conjunto não necessita de revestimentos anticorrosivos e não perde a geometria dos canais devido à ferrugem. No conjunto, isto significa menos manutenção e uma separação mais estável durante todo o tempo de vida.
Escolha da dureza e da espessura do revestimento
A dureza é selecionada de acordo com o tamanho do abrasivo e a velocidade do fluxo, e a espessura do revestimento, de acordo com o diâmetro do corpo. O poliuretano vazado TIMOL está disponível na faixa de 50 Shore A a 70 Shore D, por isso ajusta-se à fração e ao regime de trabalho concretos.
Conselho do engenheiro: Para hidrociclones com fração grossa de abrasivo, escolha poliuretano com dureza de 65-70 Shore D e uma espessura de revestimento não inferior a 10 % do diâmetro do corpo. Antes da montagem, desengordure e prepare obrigatoriamente a superfície para a adesão, isto garante um ajuste apertado do revestimento e um maior tempo de serviço. Para abrasivos finos escolhem-se marcas mais macias, que amortecem melhor sob o fluxo.
Para fluxos de alta velocidade e partículas grossas, o poliuretano mais duro da classe Shore D mantém a geometria do canal durante mais tempo. Para polpa fina, bastam marcas mais macias, que absorvem com mais eficácia os pequenos golpes. Os valores ótimos são selecionados pelos engenheiros da fábrica de acordo com as suas condições de operação.
Construção, montagem e manutenção
O corpo e o revestimento do hidrociclone são fabricados pelo método de vazamento livre, o que proporciona uma geometria exata dos canais de trabalho sem poros de ar. As peças de poliuretano montam-se em ligações aparafusadas, flangeadas ou de assentamento, por isso a substituição de buchas, bocais e anéis desgastados não exige ferramenta especial nem a desmontagem de todo o conjunto.
A manutenção consiste num controlo visual periódico do estado do revestimento e na substituição atempada dos elementos que sofreram desgaste crítico. O poliuretano não fissura sob deformações, é resistente aos golpes hidráulicos e às cargas locais, o que reduz ao mínimo o risco de avaria de todo o aparelho. Graças ao ajuste exato ao assentamento, os elementos desgastados retiram-se e substituem-se com facilidade. Pode consultar a nomenclatura dos produtos no catálogo de produtos de poliuretano, e os serviços de revestimento, na secção serviços da fábrica.
Uma prática racional é manter um stock de peças de desgaste, sobretudo buchas do bocal de areia e bocais, para as substituir durante a manutenção planeada e não em situação de emergência. Uma vez que as peças de poliuretano se fabricam para um assentamento concreto, uma nova encomenda segundo o mesmo desenho garante um ajuste exato sem retoques. Isto transforma a manutenção do hidrociclone de paragens imprevisíveis num processo planeado e controlável.
Como encomendar hidrociclones à medida na TIMOL
Os hidrociclones e revestimentos de poliuretano podem ser encomendados na fábrica TIMOL segundo um desenho pronto, segundo uma descrição técnica ou segundo uma amostra desmontada do conjunto. A produção realiza-se pelo método de vazamento livre para as dimensões, a fração do abrasivo e o regime de trabalho concretos da sua linha.
O processo começa com uma consulta, na qual os engenheiros selecionam a dureza, a espessura do revestimento e a construção de acordo com a sua tarefa. A fábrica produz artigos tanto segundo dimensões padrão como segundo desenhos individuais. Para obter um cálculo e recomendações, dirija-se aos contactos da fábrica TIMOL. Um hidrociclone de poliuretano corretamente selecionado prolongará o tempo de vida do conjunto, reduzirá as paragens e eliminará o problema das substituições frequentes do revestimento.