Os transportadores de correia são equipamentos utilizados para o transporte contínuo de materiais a granel, como minérios, carvão, cimento, grãos e outros insumos sólidos. Diversos segmentos da indústria, como mineração, siderurgia e portos, empregam amplamente esses equipamentos.
Sobretudo, sua utilização reduz a dependência do transporte por caminhões, aumentando a eficiência da planta, diminuindo os custos operacionais e reduzindo a emissão de gases poluentes. Além disso, permitem o transporte de materiais por longas distâncias de forma mais eficaz.
Os transportadores de correia interligam a planta industrial e, em geral, são construídos em linha reta, mas também podem incluir curvas conforme a necessidade da aplicação. A transferência de material entre transportadores normalmente acontece em casas de transferência, onde um chute direciona o fluxo do material para outro equipamento.
Quais são os tipos de transportadores de correia mais comuns?
Os transportadores de correia podem ser classificados com base em sua retilineidade e no tipo de correia utilizada. Quanto à retilineidade, temos transportadores em linha reta, em que, para cada mudança de direção, temos uma casa de transferência (mais informações sobre casas de transferência) e um novo equipamento e transportadores com curva, que agregam ao projeto redução de custos por não precisarem de uma casa de transferência.
Por outro lado, em relação ao tipo de correia, temos correias convencionais e correias tubulares, sendo estas últimas utilizadas para evitar a dispersão de material e para transporte em áreas sensíveis, onde não pode haver a queda de material. A figura a seguir evidencia um equipamento com correia convencional na esquerda e um com correia tubular na direita.
Principais componentes de correias transportadoras
Um projeto eficiente de transportador de correia depende da integração de vários componentes estruturais, mecânicos, elétricos e de automação. A seguir, apresentam-se os principais componentes desses equipamentos:
- Estrutura principal treliçada: responsável por suportar as cargas do projeto e transpor grandes vãos, é composta por perfis de aço, garantindo uma estrutura robusta e eficiente.
- Correia: este é o elemento responsável pelo transporte do material. No Brasil, os principais fabricantes e fornecedores de correias são Mercúrio e Continental.
- Tambores: componentes que integram os sistemas de desvio, esticamento e movimentação da correia. Seu projeto deve considerar o desempenho em fadiga, pois estão sujeitos a grandes variações de carga e a um número elevado de ciclos.
- Roletes: responsáveis por acomodar a correia, definir seu perfil entre os tambores e absorver o impacto do material no recebimento. Um dimensionamento adequado e a manutenção correta desses componentes podem evitar paradas desnecessárias e reduzir o risco de acidentes.
- Sistema de acionamento: este sistema é responsável pela força motriz do transportador. Geralmente, no Brasil, um motor elétrico acoplado a um redutor realiza essa função, mas, em casos específicos, utiliza-se um motor hidráulico.
- Sistema de esticamento: mantém a correia esticada e impede que esta escorregue no contato com o tambor de acionamento. Os tipos mais comuns de sistema de esticamento são por gravidade, com barra fixa, com cilindro hidráulico e com motor hidráulico.
- Chutes de transferência: responsáveis por direcionar o material entre transportadores. Normalmente, há um chute de recebimento e outro de descarga, mas, em algumas configurações, um transportador pode contar com múltiplos chutes de recebimento. Leia mais sobre o dimensionamento de chutes de transferência.
Softwares utilizados para projetos de transportadores de correia
A elaboração de um projeto eficiente de transportador de correia requer o uso de softwares modernos para modelagem, análise mecânica, análise estrutural e análise de fluxo via DEM (Método dos Elementos Discretos). Essas ferramentas são essenciais para agregar valor e confiabilidade ao projeto, além de otimizar o tempo dedicado à sua execução. Conheça a seguir os principais softwares utilizados em cada etapa do projeto.
Modelagem
Utilizam-se os softwares de modelagem desde a fase conceitual até a fase executiva do projeto, permitindo a criação de representações detalhadas dos transportadores de correia.
Entre as principais ferramentas empregadas pela Virtos estão:
- AutoCAD;
- Inventor;
- Plant3D;
- Tekla;
- SolidWorks.
A imagem a seguir evidencia a modelagem 3D de um transportador de correia dimensionado pela Virtos. Para mais informações sobre modelagem, acesse elaboração de modelos 3D.
Análise mecânica
Para garantir a confiabilidade e o desempenho dos transportadores de correia, a Virtos realiza a análise mecânica utilizando o software Helix delta-T, complementada por cálculos analíticos, sempre em conformidade com os requisitos das normas aplicáveis. Nessas avaliações, consideram-se parâmetros como o nível de enchimento da correia, o comportamento das tensões nos tambores, o comportamento dinâmico do transportador, o cálculo da potência requerida, o dimensionamento dos roletes, entre outros.
Venha conhecer mais sobre o dimensionamento de componentes mecânicos.
Análise estrutural
A análise estrutural é um dos pilares para assegurar a integridade dos componentes sob as condições de operação. Assim, a Virtos realiza essas avaliações por meio de softwares amplamente reconhecidos no mercado, incluindo análises estática, de flambagem, modal e das ligações. As ferramentas utilizadas são:
- StaadPro;
- Simcenter Femap.
A imagem a seguir apresenta o dimensionamento por método dos elementos finitos da estrutura de um transportador de correia realizado pela Virtos Engenharia.
Análise de fluxo via DEM
Para prever o comportamento do material nos chutes de recebimento e descarga, evitando entupimentos e otimizando o fluxo de transporte, a Virtos utiliza softwares especializados em análise de fluxo via DEM.
Quais normas utilizar para dimensionamento de correias transportadoras?
Para dimensionar transportadores de correia, aplicam-se requisitos de normas brasileiras e internacionais, garantindo a confiabilidade e segurança do equipamento. Aqui, são citadas as principais normas aplicadas ao dimensionamento, porém, não se restringem a estas:
- ABNT NBR 8800: Norma brasileira para projeto de estruturas de aço e estruturas mistas de aço e concreto de edificações.
- AISC 360-16: Norma americana com especificações para dimensionamento e construção de prédios de estruturas metálicas.
- EN 1990: Norma europeia que estabelece requisitos básicos para projetos estruturais.
- FEM Section II: Norma que estabelece requisitos para o dimensionamento de equipamentos para movimentação de materiais a granel.
- ISO 5048: Norma que fornece requisitos para cálculo da força motriz e tensões de correia.
- DIN 22101: Norma com especificações para transportadores de correia de materiais a granel.
Além das normas, também existe um documento consagrado no mercado que fornece recomendações para o dimensionamento de correias transportadoras, especificado a seguir:
- CEMA: Recomendações para dimensionamento de transportadores de correia.
Principais parâmetros a serem considerados para um projeto eficiente de transportadores de correia
Um projeto eficiente de transportador de correia deve atender rigorosamente todas as normas técnicas e os requisitos de segurança e operação de cada cliente. Isso garante que o equipamento permaneça íntegro diante de cargas de projeto normais e anormais durante a operação.
Além disso, para oferecer uma solução com custo de implementação otimizado, é essencial considerar alguns aspectos-chave, abordados nos tópicos a seguir.
Otimização da estrutura do transportador
Transportadores de correia são projetados e construídos em estruturas metálicas treliçadas. A seguir, estão os principais componentes estruturais dos transportadores:
- Estruturas de sustentação:
- Colunas;
- Travessas;
- Contraventamentos.
- Longarina:
- Banzos;
- Montante;
- Diagonais;
- Travessas;
- Contraventamentos.
A experiência dos projetistas e softwares de análise em elementos finitos, já especificados anteriormente, são essenciais para realizar otimizações globais e locais na estrutura de transportadores de correia.
Em relação à otimização global da estrutura, é possível realizar o estudo aprofundado do posicionamento das colunas do transportador, que impacta diretamente na altura destas e no vão das longarinas. Como resultado, essa otimização permite reduzir a massa do projeto sem comprometer confiabilidade e segurança, resultando em menor custo de implementação.”
Já na otimização local, é essencial que os engenheiros responsáveis se atentem para o cálculo e à aplicação corretos das cargas de projeto, utilizando, para isso, softwares de elementos finitos e análises analíticas a fim de dimensionar adequadamente os perfis das longarinas.
Fatores de acomodação do material na correia
O projeto de cada transportador de correia deve considerar alguns fatores específicos. Alguns deles são:
Enchimento da correia
Primeiramente, deve-se realizar a verificação do enchimento da correia, que atesta se há risco de derramamento de material. Para isso, utilizam-se parâmetros como a área da seção transversal da correia, velocidade do transportador, densidade do material transportado e capacidade de projeto requerida.
Desalinhamento da correia
Indústrias que utilizam transportadores de correia enfrentam frequentemente problemas de desalinhamento. Isso ocorre, por exemplo, devido à instalação inadequada de tambores e cavaletes ou ainda por emendas mal executadas. Além disso, pode ser causado pelo levantamento da correia, pelo desgaste irregular da cobertura dos tambores e também pela atuação de forças transversais no chute de recebimento.
Para mitigar a chance de desalinhamento, deve-se garantir que o projeto considera todos estes fatores. Da mesma forma, uma equipe especializada deve acompanhar o comissionamento do equipamento, para garantir a correta instalação de todos os componentes sensíveis a esse parâmetro. Acesse comissionamento para saber mais.
Entupimento dos chutes de recebimento e descarga
Não basta que um projeto atenda a todos os requisitos normativos e apresente bom desempenho se os chutes de recebimento e descarga estiverem sujeitos a entupimentos frequentes. Afinal, esse problema compromete a operação da planta, causando paradas recorrentes e elevando significativamente os prejuízos com lucro cessante.
Sendo assim, para evitar este problema, é necessário realizar otimizações de fluxo dos chutes via método dos elementos discretos. Trata-se de uma abordagem avançada, pois permite simular e prever o fluxo e o comportamento de materiais particulados. Além disso, essa tecnologia, aliada à experiência do projetista, permite mitigar ao máximo os entupimentos e eliminar pontos onde se inicia o acúmulo excessivo de material, além de possibilitar a previsão da proporção de material em cada lado da correia e da força transversal nesta.
O vídeo a seguir apresenta uma simulação via método dos elementos discretos realizada pela Virtos.
Conclusão
Um projeto eficiente de transportadores de correia deve considerar diversos fatores estruturais, mecânicos e operacionais para garantir confiabilidade, segurança e otimização de custos. Do mesmo modo, é essencial selecionar e dimensionar corretamente os principais componentes, como correias, tambores, roletes, sistema de acionamento e chutes de transferência, para garantir o desempenho adequado do equipamento.
Além disso, a aplicação de normas técnicas assegura que o transportador atenda aos requisitos de segurança e desempenho exigidos pelo setor. A otimização estrutural, realizada por meio de softwares de modelagem, análise mecânica e análise estrutural, permite reduzir a massa da estrutura sem comprometer sua resistência, contribuindo para um projeto mais econômico e eficiente.
Fatores operacionais, como o enchimento adequado da correia e a mitigação do desalinhamento, devem ser considerados desde a concepção do projeto para evitar problemas recorrentes que podem levar a falhas e paradas inesperadas. Da mesma forma, a análise de fluxo via DEM possibilita prever e evitar entupimentos nos chutes de recebimento e descarga, reduzindo significativamente o tempo de inatividade da planta.
Portanto, um projeto eficiente de transportador de correia é aquele que equilibra normas técnicas, otimização estrutural, escolha adequada de componentes e previsibilidade operacional, garantindo máxima disponibilidade, segurança e redução de custos ao longo de sua vida útil.
A Virtos engenharia é especializada na elaboração de projetos de Transportadores de Correia, aplicando todo o processo descrito e especificidades de cada cliente. Clique aqui e consulte a nossa equipe para mais informações!
