O trabalho conjunto da Engenharia Industrial e da Engenharia de Desenvolvimento e Pesquisa tem exercido um papel excepcional para a indústria. Graças a essas áreas, houve um desenvolvimento significante dos métodos e processos fabris com foco na redução de custo e aumento da qualidade dos produtos. Estes trabalhos foram aplicados por muito tempo, até que as consequências dessa busca insaciável pela melhoria contínua começaram a ficar cada vez mais notáveis. Notáveis tanto econômica quanto fisicamente (por meio de dispositivos).
Bem, entre tantos benefícios do desenvolvimento da engenharia, podemos citar a criação e o uso de bicos atomizadores em processos industriais. Acredite, apesar de um design “comum”, este dispositivo elevou a eficiência de indústrias farmacêuticas, automotivas, petroquímicas, de papel celulose, entre outras. Quer saber como a eficiência dessas indústrias foi aumentada e quais equipamentos sofreram um impacto positivo graças aos bicos atomizadores?
Se sim, continue por aqui e conheça um dentre os diversos trabalhos promissores da engenharia aplicada para a indústria.
O que é o bico atomizador e para o que serve
Bico atomizador ou bico pulverizador? Tanto faz. Você vai encontrar esses dois nomes diferentes por aí, mas o importante é saber que ambos se referem ao mesmo conteúdo.
O bico atomizador é simplesmente um bico que vai ser acoplado em uma saída de fluido para “atomizar” o fluido.
Pode ser feito completamente ou pode ter apenas partes de alguns materiais, como o plástico, metal, cerâmica, entre outros materiais. A sua composição vai variar de acordo com a aplicação.
E por isso, pode ser fabricado por tecnologias de fabricação diferentes, como usinagem, moldagem por injeção, processos de fabricação aditiva e especializada, entre outros.
Para o que serve e onde é utilizado
Trazer um design “simples” para o dia a dia é um desafio da engenharia, por mais que não pareça.
Em meio a tantos estudos avançados e complexos, é importante também trazer para a indústria algumas aplicações “simples” e que podem fazer total diferença para os processos.
Estamos falando isso porque o segredo para o funcionamento do bico atomizador está no design de entrada e saída de fluido líquido, que julgamos também ser “simples”.
A saída, por exemplo, é composta por pequenos orifícios que, ao receberem o líquido pressurizado, tem em sua saída gotículas de líquido.
Desse modo, essa característica de saída de fluido do bico atomizador faz com que este dispositivo seja utilizado em diversos lugares, como:
- Sistemas de pintura e revestimento: em pistolas HVLP, pistola airless, entre outros;
- Sistemas de combustível: em sistemas de injeção de combustível em motores;
- Secadores por pulverização: em câmaras de secagem (spray dryer), por exemplo;
- Pulverizadores agrícolas: em pulverizadores de barra, de tração, entre outros;
- Atomizadores industriais: em caldeiras e em pós para revestimentos, sistemas de umidificação em indústria de papel e celulose e tochas em petroquímicas.
Como bicos atomizadores podem aumentar a eficiência de processos industriais
Até o momento, falamos muito bem sobre o bico atomizador, mas não fomos específicos em como esse dispositivo promove tanto a indústria e seus processos.
Mas, de agora em diante, começaremos a abordar o assunto principal do texto. Além disso, vamos enfatizar no bico atomizador de óleo (diesel).
Ao longo da abordagem e explicação do bico atomizador de óleo, você será capaz de projetar os seus benefícios para os bicos utilizados em outras funções mencionadas há pouco (sistemas de combustível, revestimento, pulverizadores agrícolas, entre outros).
Então vamos lá.
Quando uma matéria precisa entrar em contato com outra para realizar alguma função, a superfície de contato faz total diferença.
Não imagina como? Então vamos a alguns exemplos práticos.
- No nosso corpo, as paredes do intestino delgado são pregueadas e cobertas por vilosidades. Isso aumenta a área de absorção (maior a quantidade de substâncias que podem ser simultaneamente absorvidas);
- Pulmões tem milhões de alvéolos (pequenas estruturas em forma de bolsas, de superfície rugosa e irregular). Essa característica da superfície promove maior troca gasosa entre o ar e sangue, se comparado com uma estrutura lisa;
- Pequenos tubos (tubulinhos) passam por diversas vezes (até quilômetros) dentro de caldeiras, em idas e voltas. Quanto maior a superfície de contato com o gás quente externo, maior a troca de calor;
- Álcool, água e outros fluidos são melhor aproveitados em borrifadores, já que o dispositivo de saída (um pulverizador) dispersa melhor o fluido sobre alguma área, como a palma das mãos e outras superfícies;
- Entre outros casos.
Analogamente, o diesel, que é um óleo (ou seja, líquido), quando pulverizado pode ser melhor utilizado no processo de queima do que se estivesse presente em sua forma “integral” — aplicado diretamente.
Quando pulverizado, as moléculas de diesel (combustível) podem se ligar de modo mais eficiente com o oxigênio (comburente) e a queima tende a ser mais proveitosa (menos desperdício e melhor controle de mistura oxigênio-combustível).
No caso do fluido aplicado de qualquer maneira na câmara, haveria coesão entre moléculas de diesel, sem espaço para a ligação com o oxigênio. Assim, não haveria boa mistura de ar e combustível, consequentemente a queima demoraria mais tempo para ocorrer e o desperdício de recurso seria maior.
Princípio físico da atomização
Para você que é nerd e procura uma explicação física mais detalhada para isso, nós também podemos te ajudar com isso.
Sabemos que a atomização é simplesmente a transformação de um fluido em gotas, por meio da pressurização que ocorre pela sua passagem pelo orifício estreito. Em outras palavras, isso se trata da quebra da tensão superficial do líquido.
Essa quebra do líquido em moléculas, ocorre então pela diferença de pressão e da alta velocidade do escoamento, a qual implica no intenso cisalhamento entre o fluido e o meio ao seu redor (o ar, neste caso).
Além disso, temos que quanto maior a pressão e menor o diâmetro do fluido, mais finas serão as gotículas formadas.
Resumidamente e, no final de contas, tudo se baseia no princípio da redução de desperdício reduzido com foco na qualidade — realizar o mesmo serviço, com maior qualidade e utilizando menos recursos.
É por este motivo que o bico atomizador de óleo está presente em câmaras de injeção de combustível (em queimadores, caldeiras, secadores, pulverizadores, fornos e motores industriais, por exemplo) e, portanto, a função deste dispositivo é considerada crítica nesses sistemas.
E você ainda pode se perguntar: “como saber se a queima está sendo controlada ou não? O que a indústria utiliza para obter essa resposta?”
Essa queima controlada é estimada por cálculos e por simulações auxiliadas por software e, posteriormente, captada pela unidade eletrônica de ignição.
Agora, para respirarmos um pouco, vamos revisar o que aprendemos até então sobre a influência dos bicos atomizadores:
- Melhor eficiência energética: a utilização adequada do óleo diesel permite uma queima mais eficiente, o que significa que uma maior energia contida no combustível é convertida em trabalho útil (movimento mecânico de motores, por exemplo);
- Combustão mais completa: as gotículas finas atomizadas aumentam a área de superfície do combustível e facilitam a sua mistura com o ar. Assim, a queima se torna mais completa durante a combustão, maximizando a liberação de energia e reduzindo emissões;
- Menor formação de poluentes: no contexto ambiental, a utilização de uma quantidade de óleo diesel correta pode fazer com que haja redução de poluentes, como os óxidos de nitrogênio (NOx) e partículas de fuligem, melhorando a eficiência do processo em relação ao ambiente (informalmente dito);
- Melhor resposta e controle do motor: gotículas finas junto da boa qualidade do óleo diesel, aumentam o tempo de resposta do motor, visto que influencia na velocidade da queima, proporcionando também uma potência e velocidade mais precisos para o motor.Resumidamente, vemos como essa utilização de menos recursos para a realização do mesmo trabalho, não beira somente a redução de desperdícios.
Então se pudermos resumir como os bicos atomizadores influenciam na eficiência de processos industriais, então diríamos que esses dispositivos elevam o nível de excelência de processos industriais.
Toda a redução de desperdício é, sim, importante. Mas em segundo plano acontece toda uma mistura “ótima” de ar e combustível e que proporciona uma maior eficiência energética e global.
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