Espessadores: conheça os tipos mais comuns e principais falhas

Numa planta de beneficiamento mineral, poucos ativos passam tão despercebidos quanto o espessador — até que uma falha compromete a separação sólido-líquido e trava a etapa seguinte do processo, seja bombeamento, filtragem ou disposição de rejeitos.

Por operar em baixa velocidade e sem muitos componentes móveis, o espessador carrega fama de “ativo tranquilo”. Mas suas falhas, quando aparecem, costumam ser silenciosas: um mancal se desgastando aos poucos, um motor operando com sobrecarga leve, um rake perdendo eficiência de forma gradual… sinais que só chegam a tempo para quem está acompanhando de perto.

Neste artigo, vamos mostrar como funciona um espessador industrial, as principais falhas, os tipos variados e muito mais. Acompanhe a leitura!

Como funciona um espessador industrial?

Os espessadores são utilizados para a separação sólido-líquido pelo processo de sedimentação em grande escala.

De modo geral, o ativo aproveita a força da gravidade para separar os elementos, isto é, bombeia-se continuamente a suspensão para dentro do espessador, a mistura em repouso proporciona a separação em que os sólidos mais densos precipitam e escoam por uma tubulação (underflow). Enquanto isso, o líquido sai pela tubulação localizada na parte superior do tanque.

Quanto à sua composição, basicamente, são tanques de concreto equipados com mecanismo de raspagem para retirada do material sedimentado e uma câmara central que recebe a mistura.

O propósito desse compartimento é evitar que a força de entrada movimente excessivamente a mistura e, assim, atrapalhe o processo de suspensão.

O propósito desse compartimento é evitar que a força de entrada movimente excessivamente a mistura e, assim, atrapalhe o processo de suspensão.

O espessador contribui ainda para aumentar a densidade do espessado, organizar partículas sólidas uma sobre as outras e manter o sólido em suspensão para evitar o aterramento do espessador.

No entanto, há diversos fatores que provocam influência no processo de sedimentação, por exemplo, a natureza (tamanho e forma) das partículas, o pré-tratamento (porcentagem de sólido) da polpa, característica da superfície e viscosidade do líquido.

Quais são as principais falhas em espessadores?

Estruturalmente, os espessadores tendem a não apresentar muitas falhas no tanque, rake ou tubulações. Mas, é sempre importante se atentar a desgastes excessivos, trincas, rachaduras e vazamentos, que podem ser detectados nas rotinas de inspeção.

Outras falhas estão relacionadas aos componentes como bombas, motores e sistemas de acionamento. Para evitá-los, é possível instalar um sistema de monitoramento de desempenho, que vai contribuir para a detecção de falhas em estágios iniciais e evitar paradas não planejadas.

Como falham os componentes mecânicos e elétricos de um espessador?

Entre os problemas mais recorrentes está o desgaste dos mancais que sustentam o eixo central e o mecanismo de raspagem (rake).

Como esse conjunto opera em rotação lenta e contínua, a contaminação por partículas abrasivas da polpa acelera o desgaste dos rolamentos, o que costuma se manifestar primeiro como aumento nos níveis de vibração – parâmetro avaliado com base na ISO 10816 / ISO 20816 – antes de qualquer sinal visível de falha.

Montado junto ao motor na ponte central do espessador, o redutor de velocidade é responsável por converter a rotação do motor na baixa velocidade necessária ao rake. Por isso, os dois costumam aparecer como um único conjunto de acionamento.

Ainda assim, é outro ponto crítico à parte: falhas de lubrificação ou desalinhamento no acoplamento entre motor e redutor tendem a gerar sobrecarga de torque: o mesmo mecanismo por trás dos travamentos do rake descritos a seguir.

Já nos motores elétricos que acionam o sistema, defeitos elétricos, na barra do rotor ou no estator costumam ser monitorados por sensores de vibração instalados no mancal do motor, enquanto o aquecimento anormal em mancais e conexões elétricas é detectável por termografia.

Esses problemas se encaixam entre as falhas mecânicas mais comuns na indústria, e o diagnóstico de falhas por meio desses sensores passa a ser o principal aliado da equipe de manutenção para antecipar paradas não planejadas.

Além desses problemas, existem aqueles relacionados a efetividade da operação do espessador.

Sob o aspecto da separação sólido-líquido, o projeto de implementação deve ser embasado no cálculo da área da seção de sedimentação e na altura do equipamento, obtendo-se, assim, o volume de sedimentos.

Caso não seja feito o dimensionamento de maneira adequada, a eficiência da operação pode ficar aquém do esperado.

Um fator relevante é a configuração da velocidade do rastelo (rake). Se estiver a uma velocidade baixa, dificultará os movimentos dos braços. Agora, se estiver rápido demais, produzirá turbulências e descompactação da polpa no underflow.

Outro problema é a presença de uma maior proporção de materiais em faixas granulométricas mais finas. Isso representa uma redução na eficiência de separação e maior consumo de reagentes agregantes, o que causa maior dificuldade para a operação de filtros industriais. Partículas lamelares e aciculares também tendem a reduzir a produtividade do filtro e cegar o meio filtrante.

Quais são os tipos de espessadores mais comuns?

Existem alguns modelos principais de espessadores, dentre eles:

• Contínuo convencional: possui um sistema de alimentação e outro de retirada do espessado, além de dispositivos para descarga do overflow e underflow.

• Alta capacidade: semelhante ao convencional, mas possui modificações estruturais para aumentar a capacidade do ativo. Dentre elas, a inserção de lamelas ou modificação no posicionamento da alimentação.

• Lamelas: é um tipo de espessador de alta capacidade, mas que possui uma série de placas inclinadas formando canais. Essa configuração proporciona o aumento da capacidade de sedimentação.

• Superespessadores: a grande diferença está na alimentação à meia altura. Seu princípio está em flocular a alimentação e alimentar a polpa já floculada a meia altura. Assim, os flocos vão crescendo pela incorporação de partículas sólidas e outros flocos.

Qual a diferença entre espessadores e clarificadores?

Ambos são considerados ativos sedimentadores, mas o objeto de interesse é diverso. Nos espessadores, o objetivo é espessar o material com valor comercial ou o rejeito.

Já os clarificadores têm a função de gerar um produto clarificado ao máximo (overflow). Para isso, a concentração de sólidos na alimentação da clarificação tem que ser menor que 5% e a concentração de sólidos no underflow é geralmente acima de 40%.

Quais são as aplicações dos espessadores industriais?

O espessamento produz um produto adensado (underflow), que se torna adequado para a operação seguinte: bombeamento, filtragem, condicionamento etc.

Em alguns casos, aplicam-se floculantes para a agregação das partículas finas, contribuindo para a sedimentação. É útil, portanto, para:

• Obtenção de polpas com concentrações adequadas. Por exemplo, elevação da percentagem de sólidos de uma polpa de minério de ferro, de 45 para 70%, para ser bombeada através de um mineroduto (espessadores de concentração);

• Espessamento de rejeitos com concentração de sólidos elevada, visando transporte e descarte mais eficazes (espessadores de rejeito);

• Recuperação de água para reciclo industrial, com a finalidade de recuperar o fluxo de sobrenadante como água de recirculação para o processo de beneficiamento de minérios;

• Recuperação de sólidos ou solução de operações de lixiviação, utilizados em processos hidrometalúrgicos.

Do ponto de vista estrutural, os espessadores raramente falham sem aviso. Boa parte dos problemas descritos ao longo deste artigo, do desgaste em mancais e redutores ao dimensionamento inadequado do rake, tem uma característica em comum: evoluem de forma progressiva e deixam sinais mensuráveis muito antes de se tornarem uma parada não planejada.

É nesse intervalo entre o primeiro sinal e a falha efetiva que o monitoramento contínuo faz diferença. Equipes que acompanham vibração e temperatura dos componentes críticos do espessador conseguem agir na causa raiz (um redutor desalinhado, um motor sobrecarregado, um mancal contaminado) antes que o problema se propague para todo o processo de sedimentação.

Para acompanhar de perto a condição dos seus espessadores e antecipar falhas antes que causem paradas não planejadas, fale com os especialistas da Dynamox.

Perguntas frequentes sobre espessadores industriais