Transporte de sólidos a granel
Material para uso nas aulas de Operações Unitárias 1 Índice
Índice... 1
Seleção do transportador... 1
Transportador parafuso (ou helicoidal)... 3
Correia transportadora (ou esteira rolante)... 4
Elevador de copos (ou de caçambas)... 6
Transportador oscilatório... 8
Transportador pneumático ... 9 Seleção do transportador
A escolha do transportador correto para um determinado material a granel, num estado específico, é complicada pelo grande número de fatores inter-relacionados que devem ser levados em consideração. Inicialmente é necessário ponderar os diversos tipos básicos; depois, escolher o modelo e o tamanho corretos. O primeiro critério é o da manejabilidade; mas não se deve deixar de assinalar o grau de perfeição do desempenho que se pode obter.
O desempenho do equipamento transportador de materiais com características conhecidas pode ser precisamente previsto, pois, se dispõe dos dados de engenharia completos para muitos tipos comuns de transportadores, e os projetos são padronizados. Entretanto, é possível que o desempenho de um transportador seja decepcionante, quando as características do material são desfavoráveis. É certo que, em muitos casos, a engenharia do transporte de material é mais uma arte do que uma ciência; os problemas que envolvem substâncias pouco comuns, ou equipamento não convencional, devem ser analisados com cautela.
Muitos componentes dos equipamentos de transporte podem ser adquiridos conforme estão em estoque nos fabricantes; são econômicos e fáceis de montar; operam bem nas aplicações convencionais (para as quais foram projetados). É aconselhável, no entanto, verificar com o fabricante se a sua utilização é apropriada.
As exigências de capacidade constituem o fator primordial na escolha do transportador. As esteiras transportadoras, que podem ser fabricadas em dimensões relativamente grandes, para operar a velocidades altas, transportam grandes massas com boa economia. Por outro lado, o transportador parafuso fica extremamente incômodo à medida que aumenta de tamanho e não pode ser operado em velocidades elevadas, sem provocar sérios problemas de abrasão.
A distância de transferência é nitidamente limitada para certos tipos de transportador. Por exemplo, o limite de uma correia transportadora pode ser de alguns quilômetros, quando se usa correame de grande resistência à tração. Já os transportadores parafuso são limitados a alguns metros.
O transporte vertical é realizado, em geral com maior economia, por meio de elevadores verticais ou inclinados, de caçambas ou de canecos. Outros tipos devem ser considerados quando há deslocamento vertical e também horizontal. O equipamento que realiza deslocamentos em várias direções numa só unidade é, em geral, mais caro; esse aspecto é às vezes contrabalançado, quanto ao custo do investimento, pela necessidade de um só motor.
Características do material. As propriedades físicas e
químicas devem ser consideradas, muito especialmente a fluidez. Também são importantes a dureza (que determina a
capacidade de abrasão), a friabilidade e o tamanho dos fragmentos ou dos pedaços. Os efeitos químicos (por exemplo, o do óleo sobre a borracha, ou o dos ácidos sobre os metais) podem determinar a natureza do material a ser utilizado na fabricação do equipamento transportador. A umidade e a oxidação atmosférica podem ser nocivas ao material transportado, que exigirá então a vedação completa do equipamento e até mesmo uma atmosfera artificial. Alguns tipos de transportadores são mais adaptados que outros para atender a essas condições.
As exigências do processo podem ser satisfeitas por alguns tipos de transportador, sem qualquer modificação no projeto, ou com pequenas adaptações. Por exemplo, um transportador a fluxo contínuo pode proporcionar o arrefecimento dos sólidos, simplesmente ao colocá-los em contato com metais bons condutores de calor. Aos transportadores oscilatórios podem ser adaptadas peneiras ou crivos para realizar operações de separação. Nos transportadores parafuso podem ser adaptados dispositivos para várias operações, tais como: misturação, desidratação, aquecimento, resfriamento.
O custo inicial de um sistema transportador está usualmente relacionado com a depreciação e com a taxa de fluxo que se deseja ter. Sempre há uma grande tentação em super dimensionar o projeto, o que deve ser combatido. O primeiro transportador correia de grande porte foi projetado e fabricado com padrões muito elevados de qualidade. Depois de 35 anos ainda operava com a maior parte dos componentes originais. Caso tivesse sido planejado para uma vida de 10 anos o sistema seria um mau exemplo de super dimensionamento. Apesar de haver mercado para equipamento transportador usado, é um mercado muito restrito. Por isso, é importante acoplar a qualidade do equipamento ao tempo de uso esperado.
Os custos comparativos dos sistemas transportadores só podem ser baseados no estudo de problemas específicos. Por exemplo, é possível conseguir transportadores de correia numa faixa de qualidade que faz o melhor deles, três vezes mais caro que o pior. O custo é influenciado pela qualidade dos rolamentos, pela espessura das chapas, pelo diâmetro dos roletes e pelas facilidades de manutenção e de reparo. Por isso, é necessário fazer as comparações de custo, na base de uma investigação particular de cada aplicação específica do equipamento.
Na Tabela 1 aparecem as escolhas de transportador, segundo algumas funções que se efetuam comumente. A Tabela 2 visa orientar a escolha do sistema alimentador, com base nas características do material manipulado. A Tabela 3 apresenta uma lista codificada das características
do material, devendo ser usada com a Tabela 4, que tem as qualidades pertinentes ao transporte de alguns materiais
mais comuns. Essas tabelas podem servir de guias úteis para a seleção de um sistema de transporte e transferência; não se deve esquecer, no entanto, que a escolha deve ser realizada levando em conta as características do material
durante o processo de transporte. Por exemplo, quando
puder ocorrer aglomeração ou aeração, o desempenho da máquina não estará de acordo com as previsões baseadas na densidade média. As características do material em movimento podem ser afetadas pelas condições de armazenamento, pelas variações de temperatura e de
umidade ambiente, pelos métodos de descarga; todos esses fatores devem receber cuidadosa consideração, antes de ser feita a escolha final do tipo de equipamento.
Tabela 1. Transportadores para material a granel. Função Tipo de transportador
Transportador na horizontal Tabuleiro, correia, a fluxo contínuo, de arraste, de parafuso, oscilatório, caneco, caçamba articulada, pneumático Transportar materiais acima
ou abaixo de uma inclinação
Tabuleiro, correia, a fluxo contínuo, de arraste, de parafuso, caneco elevatório, pneumático
Elevar materiais Elevador de canecos, a fluxo contínuo, pneumático
Trajetórias horizontais e verticais
A fluxo contínuo, caçambas, pneumático Distribuir ou coletar materiais
de silos
Correia, de arraste, de parafuso, a fluxo contínuo, caçamba, pneumático Remover material de vagões,
carretas, navios
Basculador, descarregador de grãos, oscilatório, pneumático
Tabela 2. Alimentadores de sólidos a granel (Link-Belt Co.) Características do material Tipo de alimentador
Fino, com fluxo livre Palheta volante, correia, oscilatório, rotatório, a parafuso
Não abrasivo, granulado, com partículas maiores
Tabuleiro, palheta volante, esteira, oscilatório, alternativo, rotatório, a parafuso
Difícil manipulação por ser: quente, abrasivo, aglomerado, encordoado
Tabuleiro, palheta volante, correia, oscilatório, alternativo
Pesado, aos pedaços, ou abrasivo, tais como pedras ou minérios
Tabuleiro, oscilatório, alternativo
Tabela 3. Sistema de classificação de sólidos a granel (Link-Belt Co.) Características do material Classe Tamanho Muito fino – menos de 100 mesh
Fino – de 100 mesh a 1/ 8 in
Granulado – 1/
8 in a 1/2 in
Fragmentado – com partículas > 1/2 in
Irregular – fibroso, encordoado
A B C D H Fluidez Muito solto – ângulo de repouso até 30°
Solto – ângulo de repouso entre 30° e 45° Peguento – ângulo de repouso > 45°
1 2 3 Abrasividade Não abrasivo
Ligeiramente abrasivo Muito abrasivo 6 7 8 Características especiais
Contaminável, alterando-se uso ou valor Higroscópico
Muito abrasivo Fracamente corrosivo
Expele poeira ou fumo insalubre Contém poeira explosiva
Degradável, alterando-se uso ou valor Muito leve e penuginoso
Enovela-se ou acama-se, resistindo à separação Aera-se e fica fluido, solto
Aglomera-se sob pressão
K L N P R S T W X Y Z Exemplo: um material particulado, muito solto, ligeiramente abrasivo e fracamente corrosivo seria classificado em C, 1, 7 e P, recebendo a codificação C17P.
Tabela 4. Classificação e massa específica de materiais particulados (maioria dos dados da Link-Belt Co.)
Material Massa específica
média/(kg/m3)†
Classi-ficação‡ Ácido oxálico, cristais 960 B36L
Ácido bórico, fino 880 B26
Aço, aparas esmagadas 1600–2400 D38 Açúcar, de cana ou beterraba, bruto 880–1040 B36Z§
Açúcar, granulado 800–880 B26KT Alume, fragmentado 800–960 D26§ Alume, pulverizado 720–960 B26§ Alumina 960 B28 Alumina, gel 720 B27 Amianto, desfiado 320–400 H37WZ Amido 400–800 §
Material Massa específica
média/(kg/m3)†
Classi-ficação‡
Anidrido ftálico, escamas 480–560 C36XZ
Antimônio, pó B27 Antracito 960 C27P Ardósia, moída, < 1/ 8 in 1310 B27 Ardósia, triturada, < 1/2 in 1280–1440 C27 Areia, seca 1440–1760 B28
Areia, sílica, seca 1440–1600 B18
Areia fosfática 1440–1600 B28
Argila (ver bentonita, argila adsorvente, caulim e marga)
Argila adsorvente, bruta, para filtro de óleo 560–640 B27 Argila adsorvente, queimada, para filtro de
óleo
640 B28
Argila adsorvente, usada, para filtro de óleo 960–1040 § Arsenato de chumbo 1150 B36R Asfalto, triturado, < 1/ 2 in 720 C26 Bagaço 110–160 H36WXZ
Barrilha, fina 320–560 A27W
Barrilha, grossa 880–1040 B27
Bauxita triturada, < 3 in 1200–1360 D28§ Bentonita, < 100 mesh 800–960 A27Y§
Bicarbonato de sódio 660 A26
Borato de cálcio A26§
Bórax, fino 850 B26
Cal, empedrada 850–900 D36
Cal, triturada, < 1/8 in 960 B36Z
Cal extinta, < 1/
8 in 640 B26YZ
Cal extinta, pulverizada 510–640 A26YZ Calcário, agrícola, < 1/
8 in 1090 B27§
Calcário, moído 1360–1440 D27§
Calcário, pulverizado 1200 A37Y§
Carbeto de cálcio 1120–1280 D27 Carvão betuminoso, de mina, < 50 mesh 800 B36P Carvão betuminoso, de mina, classificado 800 D26PT Carvão betuminoso, de mina, miúdo, < 1/2
in
800 C36P
Carvão de madeira 290–400 D37T
Carvão de ossos, < 50 mesh 320–400 A27§
Caseína 580 B27§
Caulim (argila), < 3 in 2610 D27 Cimento, clínquer 1200–1280 D28§ Cimento Portland 1040–1360 A27Y
Cinza, seca 560–720 A18Y§
Cinzas, carvão 640 D28§
Cinzas de carvão, secas, < 3 in 560–640 D37 Cloreto de amônio, cristalino 830 B26
Cloreto de magnésio 530 C36
Cloreto de polivinila, pelotizado, compostos
560–880 C16K Cloreto de polivinila, resina, tipo dispersão 190–290 A36KPY Cloreto de polivinila, resina, solvente, não
solvente, tipos de suspensão
320–560 A26KY Cloreto de potássio, impuro 1230 B28 Cola, triturada, < 1/8 in 640 B27 Conchas, inteiras D27X Conchas, moídas, < 1/2 in 850 C27 Coque, moído, < 1/ 4 in 400–560 C38 Coque, solto 370–510 D38TX§
Coque de petróleo, calcinado 560–720 D28X
Cortiça granulada 190–240 C36
Cortiça, pulverizada 190–240 B36WY
Criolita 1760 D27
Dolomita, fragmentada 1440–1600 D27§
Ebonita, triturada, < 1/2 in 1010–1120 C26
Enxofre, fragmentado, < 3 in 1280–1360 D26S§ Enxofre, pulverizado 800–960 B26SY§
Enxofre, triturado, < 1/
2 in 800–960 C26S§
Escória de forno, granulada 960–1040 C28
Farinha de ossos 880–960 B27
Farinha de trigo 560–640 A36K§
Feldspato, triturado, < 1/8 in 1040–1120 B27
Fenolformaldeído, pó de moldagem 480–640 A36 Ferro fundido em aparas 2080–3200 C37
Fluorita 1310 C37
Fosfato de cálcio 690 A36
Fosfato de sódio 960 B27
Gelo, triturado 560–720 D16
Material Massa específica média/(kg/m3)†
Classi-ficação‡
Gesso, calcinado, < 1/2 in 880–960 C27
Gesso, calcinado e pulverizado 960–1280 A37 Giz, < 100 mesh 1120–1200 A37YZ Giz, fragmentado 1360–1440 D37Z Goma laca, pulverizada ou granulada 500 B26K§
Grafita, lamelas 640 C26
Grafita, pulverizada 450 A16Y
Hidrato de alumínio 290 C26 Ilmenita 2240 B28 Levedura 660 A26 Lignito, seco ao ar 720–880 D26 Madeira, aparas 160–480 H36WX§ Madeira, pulverizada 260–580 §
Madeira, refugo de casca 160–320 H37X§
Marga 1280 D27§
Mica, em lamelas 270–350 B17WY
Mica, moída 210–240 B27
Mica, pulverizada 210–240 A27Y
Naftaleno, escamas 720 §
Negro de fumo, pelotizado 320–400 B16TZ§ Negro de fumo, pulverizado 60–100 §
Nitrato de potássio 1220 C17P
Nitrato de sódio 1120–1280 §
Ossos, queimados, < 1/
8 in 430–640 B27
Óxido de zinco, denso 480–560 A36Z§ Óxido de zinco, leve 160–240 A36WZ§ Pedra pome, < 1/8 in 670–720 B38§
Poliestireno, cubos 560–640 C16K Polietileno alta densidade, pelotizado 560–720 C16K Polietileno baixa densidade, pelotizado 450–640 C16K Polipropileno, pelotizado 560–800 C16K Polpa de beterraba, seca 190–240 §
Polpa de beterraba, úmida 400–720 §
Rocha fosfática (apatita + calcário) 1200–1360 D27§
Sabão, aparas 240–400 C26T§
Sabão, escamas 80–240 B26T§
Sabão, granulado B26T
Sabão, pulverizado 320–400 B26§
Sal comum, seco, fino 1120–1280 B27PL§
Sal comum, seco, granulado grosso 720–800 C37PL§
Sal de Epsom 640–800 B26 Salitre 1280 B26S Serragem 160–210 § Sílica gel 720 B28 Sulfato ferroso 800–1200 C27 Sulfato de amônio 720–930 § Sulfato de cobre D26 Sulfato de manganês 1120 C28
Sulfato de sódio, seco, grosso 1360 D27 Sulfato de sódio, seco, pulverizado 1040–1360 B27
Talco, fino 640–800 A37Z
Talco, pulverizado 640–960 A27Y
Vermiculita, expandida 260 C37W
Vermiculita, minério 1280 D27
Vidro 1440–1600 D28§
Vidro, refugo em cacos 1280–1920 D28§
Xisto, triturado 1360–1440 C27
† Massas específicas do material solto, ou ligeiramente agitado. As massas
específicas são diversas quando o material está acamado ou comprimido em silos.
‡ Classificação com o material em condições usuais. É possível haver
variações diante de condições particulares, ou em conseqüência de processos de manufatura ou de transporte.
§
Classificação muito variável, diante das condições particulares.
Para se ter uma medida confiável da massa específica
aparente, pode-se usar um vaso de boca larga, com 5 L ou
mais de capacidade. Quando a medição for realizada com freqüência, pode ser feita uma caixa (madeira ou metal leve) com um volume bem conhecido. O material a ser pesado é colocado na caixa, em pequeno excesso, para facilitar o nivelamento. O conjunto é então pesado, determinando-se assim o peso do volume conhecido de material, de onde se calcula a massa específica aparente da substância solta, em condições de transporte. Quando se desejar a densidade do material em fluxo, solto, é preciso
cuidado em não bater nas paredes da caixa de medida, nem em vibrá-la. Ao contrário, quando se desejar a densidade do material assentado, o enchimento da caixa será acompanhado de batidas vibratórias, até que não mais se possa encher o recipiente.
Unidade motriz. Esta parte do transportador pode
custar de 10 a 30% do total do sistema, dependendo das exigências. Pode ser de velocidade fixa ou ajustável. As
unidades de velocidade fixa são escolhidas quando a
velocidade inicial do sistema não precisa ser modificada durante a operação normal. Havendo necessidade de pequenas alterações de velocidade, basta a troca de polias e de engrenagens. Modificações mais acentuadas exigem, porém, troca do motor ou da caixa de velocidades. De qualquer forma, o sistema pára, enquanto se fazem as alterações. As unidades a velocidade variável podem ser projetadas para modificar o andamento, manual ou automaticamente, durante a operação do sistema transportador, tendo em vista as necessidades eventuais do processo.
Outra forma de classificar os motores é a baseada no número de reduções de velocidade. O método mais comum de efetuar a redução é o de duas etapas: o motor é acoplado a um redutor de velocidade, cujo eixo de marcha lenta é ligado à polia motriz do transportador por uma correia em V ou por uma corrente de rolos. A segunda redução não só possibilita o uso de um redutor mais simples, mas também proporciona uma disposição mais flexível na montagem do motor e do redutor. Em muitas instalações esta flexibilidade elimina do projeto a montagem especial do motor.
Uma vez que é boa providência a manutenção de um estoque de peças sobressalentes dos motores, consegue-se economia sensível padronizando os motores em toda a instalação. Por exemplo, a adoção de uma única redução intermediária de velocidade, mediante correias, ou correntes ou engrenagens, permitirá que se adote um único tamanho de redutor para os diferentes motores, com o que vários equipamentos poderão ser atendidos por um único estoque de sobressalentes.
Motores. Os motores das unidades motrizes são em
geral trifásicos, a 60 Hz, 220 V, ou 220/440 V, ou 550 V, ou 208 V (tetrapolares). São também comuns os que operam a 240 V ou 480 V. Há uma forte preferência por motores a corrente contínua, quando o ajuste de velocidade deve ser feito com grande precisão em uma larga faixa de variação; existem, no entanto, muitas unidades ajustáveis, operadas por motores a corrente alternada a indução, alimentados por alternadores ou por embreagens operadas pela rede de c.a.
Nas unidades motrizes de quase todos os sistemas transportadores em que são necessários ajustes de velocidade às condições do processo, tornou-se predominante o retificador a silício controlável acoplado a um motor c.c. O baixo custo desse dispositivo de controle favoreceu a sua adoção nos casos em que é necessária a sincronização de velocidade entre diversas unidades de transporte, o que também se pode conseguir, é claro, mediante a modificação da razão de redução de polias ou de engrenagens.
Transportador parafuso (ou helicoidal)
É um dos mais antigos e versáteis. Consiste num helicóide (barra achatada de aço enrolada ao modo de uma hélice) ou em diversas seções helicoidais (formadas a partir
de uma chapa plana convenientemente cortada e conformada) montados sobre um eixo que gira numa calha semicilíndrica, ou cilíndrica. A potência motriz é transmitida através do eixo e está limitada pelo tamanho permissível dessa peça. A capacidade é, em geral, restrita ao máximo de cerca de 300 m3/h.
Além da capacidade de transporte, os transportadores parafuso podem ser adaptados a uma grande variedade de
operações de processamento. Pode-se conseguir quase que
qualquer grau de mistura mediante cortes, ou cortes e dobras, no helicóide, ou pela substituição de algumas seções por uma série de pás e aletas. Com as seções na forma de fitas é possível manipular material pegajoso. Com as seções de passo variável, consegue-se excelente controle da alimentação, ou da velocidade de transporte, nos sistemas em que há exigência de taxas bem definidas. Para transportes na vertical ou inclinado, usam-se parafuso de pequeno passo; os parafusos duplos de passo curto impedem de forma eficaz o retorno de material. Além de grande variedade de projeto e de desenho dos componentes, os transportadores parafuso podem ser fabricados em ampla variedade de materiais, indo do ferro fundido ao aço inoxidável ao plástico.
Com o parafuso oco e tubos para a circulação de fluidos quentes ou frios, o transportador pode ser usado para aquecimento, resfriamento ou secagem. Também podem ser empregadas camisas apropriadas para o mesmo objetivo. Como é relativamente fácil selar o transportador parafuso e isolá-lo da atmosfera ambiente, é possível operá-lo ao relento, sem proteção especial. Na verdade, ele pode ser completamente vedado de modo a operar em sua própria atmosfera, sob pressão positiva ou negativa; o revestimento pode ser isolado para manter a temperatura interna constante em regiões de temperatura ambiente alta ou baixa. Ou vantagem está no fundo removível que pode ser adaptado ao revestimento, o que facilita sobremaneira a limpeza para evitar contaminação quando diferentes materiais passam pelo mesmo sistema.
O cálculo da potência necessária a um transportador parafuso está bastante bem padronizado. Cada fabricante, no entanto, agrupou de uma forma diferente as constantes numéricas e atribuiu valores ligeiramente diferentes a cada uma, na base de modificações particulares do projeto. É recomendável, por isso, que, ao comparar as exigências de potência de um transportador desse tipo, seja utilizada a fórmula específica de cada equipamento especial.
A potência total exigida pode ser dividida em duas parcelas: a necessária para impulsionar o transportador vazio e a necessária para movimentar a carga. A primeira é uma função do comprimento do transportador, da velocidade de rotação e do atrito nos suportes. A segunda depende do peso total do material transportado por unidade de tempo, da distância de transferência e da profundidade de enchimento da calha. Essa última parcela, por sua vez, é também função do atrito interno do material movimentado e do atrito entre o material particulado e o material do transportador.
A Tabela 5 mostra os desempenhos dos transportadores parafuso, na base de classificação do
material da Tabela 4 e das definições da Tabela 3. Na Figura 1 estão apresentados arranjos típicos da
alimentação e na Figura 2 são mostrados arranjos típicos de descarga.
Tabela 5. Capacidades e condições de carga dos transportadores parafuso (Link-Belt Co.)
Tamanho máximo dos fragmentos/in Capacidade (m3/h) † Classe do material * Diâmetro do 25% de fragmentos 100% de fragmentos A 1 rpm À rotação máxima ‡ Área ocupada A, B, C, D e H 16, 26, 36 6 9 12 14 16 18 20 ¾ 1 ½ 2 2 ½ 3 3 3 ½ ½ ¾ 1 1 ¼ 1 ½ 2 2 0,064 0,227 0,547 0,872 1,32 1,87 2,69 10,6 34,0 76,5 113 159 215 283 45% A, B, C, D e H 17, 27, 37 6 9 12 14 16 18 20 ¾ 1 ½ 2 2 ½ 3 3 3 ½ ½ ¾ 1 1 ¼ 1 ½ 2 2 0,042 0,159 0,377 0,597 0,889 1,29 1,76 2,12 7,93 18,8 29,9 44,5 64,3 87,9 30% A, B, C, D e H 18, 28, 38 6 9 12 14 16 18 20 ¾ 1 ½ 2 2 ½ 3 3 3 ½ ½ ¾ 1 1 ¼ 1 ½ 2 2 0,021 0,079 0,190 0,297 0,445 0,643 0,881 0,708 2,55 5,66 8,50 12,0 16,7 22,1 15%
* Essa classificação cobre, com generalidade, uma ampla listagem de
material que pode ser operado com um transportador parafuso. É necessário cuidado especial para as aplicações em que se manipulem materiais com as seguintes características: muito corrosivo (classe N); degradável, alterando o uso e o valor de venda (classe T); enovelante ou formador de camadas (classe X); de natureza fluida ou muito aerada (classe Y).
†
Capacidade para o transportador na horizontal, uniformemente
alimentado. A capacidade está baseada no material ligeiramente agitado ou batido.
‡ Capacidade máxima para operação econômica.
§ Com percentagens maiores do que a indicada haverá desgaste excessivo
dos rolamentos dos suportes e das conexões.
Correia transportadora (ou esteira rolante)
A correia transportadora tem aplicações quase universais. Pode operar ao longo de quilômetros, com velocidades de até 5 m/s, e transportar 5.000 ton/h. Pode funcionar também a curtas distâncias, com velocidades muito baixas.
A inclinação da correia transportadora está limitada a um ângulo máximo da ordem de 30°. As mais comuns têm inclinação no intervalo de 18° a 20°. A esteira pode apresentar um custo inicial mais elevado do que outros transportadores e pode exigir mais ou menos manutenção, dependendo do tempo de ociosidade. É, porém, um tipo de transportador que, com uma manutenção preventiva boa, sobreviverá a quase qualquer outro modelo. Por isso, em termos de custo por tonelada transportada, as correias transportadoras possuem notáveis recordes econômicos.
O projeto do transportador de correia começa com a investigação do material a ser manipulado. A massa específica aparente é um fator importante e precisa ter um valor confiável. Às vezes, um valor tabelado não é confiável porque muitas operações podem afofar ou compactar as substâncias. É importante também levar em consideração o tamanho das partículas. Quanto maior o tamanho das partículas, maior é a probabilidade de caírem da correia ou rolarem em uma subida.
A temperatura e a atividade química do material transportado também são importantes na escolha da
correia. Por exemplo, deve-se evitar a borracha natural
com material oleoso. Existem correias de borracha especial e de tecido capazes de suportar temperatura elevada.
Figura 1. Arranjos típicos com transportador parafuso. (a) Bocal simples ou calha. (b) Válvula borboleta. (c) Alimentador rotatório. (d) Comporta. (e) Comporta interna lateral. (Link-Belt Co.)
Figura 2. Dispositivos de descarga típicos com transportador parafuso. (a) Abertura simples. (b) Bocal de descarga. (c) Descarga por duto central terminal. (d) Comporta corrediça manual. (e) Descarga terminal. (f) Comporta corrediça a pinhão. (g) Descarga em fundo aberto. (h) Comporta corrediça curva a pinhão. (i) Válvula borboleta. (j) Comporta embutida a pinhão. (Link-Belt Co.)
Ao especificar as exigências do transportador quanto à
tonelagem operada, é importante trabalhar com as cargas
de pico preferivelmente às cargas médias. A correia que opera vazia a metade do tempo deve transportar o dobro da média quando estiver carregada.
O projeto de uma correia é afetado pelo clima, pelo ambiente e pelas horas de serviço contínuo. O ambiente em que sejam comuns temperaturas elevadas, umidade e atmosfera corrosiva pode afetar a correia, a maquinaria e as estruturas. O serviço contínuo pode exigir componentes de qualidade elevada e até mesmo projeto especial para que a manutenção possa ser realizada durante a operação.
A largura da cinta e a sua velocidade são funções da massa específica aparente e do tamanho das partículas. As estimativas iniciais de menor custo são aquelas obtidas pela utilização da menor largura possível e que seja compatível com o tamanho das partículas, e a maior velocidade de operação. A dureza e a abrasividade do material podem influenciar fortemente a velocidade, assim como o tamanho das partículas. Em velocidades altas, o desgaste abrasivo é maior, e maior a probabilidade do material cair da cinta. De maneira ideal, a correia deve operar com o tamanho das partículas, inclinação e carga em níveis inferiores aos máximos recomendados. A alimentação deve ser uniforme e deve ser introduzida no centro da cinta, tanto quanto possível na direção do transporte.
A potência para movimentar o transportador divide-se em 5 componentes:
• Potência para movimentar o sistema vazio;
• Para movimentar a carga contra o atrito das partes girantes;
• Para elevar ou abaixar a carga;
• Para superar a inércia de movimentação inicial do material;
• Para movimentar o descarregador operado pela correia.
Assim como no caso dos outros transportadores, é aconselhável trabalhar com as fórmulas e constantes numéricas do fabricante para efetuar as estimativas.
Uma vez determinada a correia, podem ser selecionados os roletes e as polias de retorno. Na Figura 3 está indicada uma variedade de suportes para correias.
Figura 3. Suportes típicos de correia transportadora. (a) Cinta plana sobre roletes. (b) Cinta plana sobre plataforma contínua. (c) Cinta côncava, em roletes a 20°. (d) Cinta côncava, em roletes desiguais a 45°. (e) Cinta côncava sobre roletes iguais a 45°. (f) Cinta côncava, em plataforma contínua. (Link-Belt Co.)
A disposição dos roletes pode ser plana (Figura 3a,b). Nesses casos a presença de painéis laterais evita a queda de
material e possibilita maior capacidade. A capacidade também ser maior usando-se a cinta côncava (Figura 3f). A disposição mais comum é a com roletes laterais com uma inclinação de 20° (Figura 3c). Para materiais mais leves, a inclinação pode ir até 45° (Figura 3d,e).
Para aumentar a vida útil da correia é indispensável que a descarga seja total. No retorno, o lado transportador fica em contato com os roletes de volta e qualquer material aderente irá depositar-se sobre eles. Para materiais muito aderentes pode ser necessários dispositivos de limpeza como o escova giratória ou raspador.
Elevador de copos (ou de caçambas)
Os elevadores de copo constituem as unidades mais simples e mais seguras para transporte vertical. Existem em ampla faixa de capacidade e podem operar inteiramente ao ar livre, ou completamente vedados. Há forte tendência de padronização das unidades. Entretanto, é razoável empregar equipamento especialmente projetado quando se manipula material especial em grandes vazões. As principais variações de projeto estão na espessura das chapas dos canecos e revestimentos, na qualidade do correame ou das correntes, e na unidade motriz.
Os elevadores com caçambas espaçadas e descarga
centrífuga constituem o tipo mais comum (Figura 4a). Em
geral são equipados com copos do tipo (1) ou (2) (Figura 4h). As cubas são montadas numa correia ou corrente, espaçadamente. Esse tipo de elevador pode operar com quase todo tipo de material solto, tais como grãos, areia, produtos químicos secos. As caçambas são carregadas pela ação de dois efeitos: pelo material que corre para seu interior, e pelo arraste do material que fica no fundo alimentador (Figura 4e). Material com alta massa específica pode ser operado com velocidades elevadas. Material pulverulento e farinhoso exigirão velocidade mais baixa.
Os elevadores com caçambas espaçadas e descarga
positiva (Figura 4b) diferem das unidades com descarga
centrífuga na montagem das cubas, em duas correntes, e na engrenagem inversora que força os copos a inverter a posição e descarregar o material. Esse tipo é projetado para materiais pegajosos ou que tendem a aglomerar-se. O impacto da corrente acoplando-se à engrenagem, combinado com a completa inversão das caçambas é, em geral, suficiente para esvaziá-las.
Os elevadores a caçambas contínuas, sem espaçamento (Figura 4c), são usados, em geral, com materiais difíceis de serem operados nas unidades de descarga centrífuga. A proximidade das caçambas reduz a velocidade em que o elevador pode ser operado. Com a proximidade dos canecos, o fundo de uma serve de calha de descarga da seguinte enquanto circulam em torno da polia motriz. A descarga relativamente suave impede perdas excessivas e torna esse elevador mais eficiente para operar materiais em pó e farinhoso. Na Figura 4f e g são ilustrados dois tipos de alimentador e de condições de alimentação.
Os elevadores de caçambas contínuas com supercapacidade (Figura 4d) são projetados para elevações
grandes e para material com granulometria também grande. A capacidade é alta e operam, em geral, inclinados para melhorar as condições de carda e descarga.
A potência dos elevadores de copos, no caso de cubas espaçadas, é dada em HP multiplicando-se a capacidade desejada (em ton/h) pela elevação (em ft), dividindo-se o resultado por 500. A fórmula inclui as perdas. A Tabela 6 mostra as especificações gerais.
Figura 4. Suportes típicos de correia transportadora. (a) Cinta plana sobre roletes. (b) Cinta plana sobre plataforma contínua. (c) Cinta côncava, em roletes a 20°. (d) Cinta côncava, em roletes desiguais a 45°. (e) Cinta côncava sobre roletes iguais a 45°. (f) Cinta côncava, em plataforma contínua. (Link-Belt Co.)
Tabela 6. Especificações para o elevador de caçambas, com descarga centrífuga, cubas de ferro ou aço, montadas em correia (Stephens-Adamson Mfg. Co.). Diâmetro do eixo Diâmetro da polia Tamanho das caçambas † Elevação dos centros Capa-cidade ‡ Tamanho das partículas § Velocidade das caçambas Velocidade da polia motriz Potência no eixo motor ‡ Potência adicional ‡ Espaça-mento
das cubas Motor Livre Motriz Livre
Largura da cinta cm m ton/h cm m/s rpm HP HP/m cm cm cm cm cm cm 15 × 10 × 11 8 14 1,9 1,1 43 1,0 0,07 30 4,9 4,3 51 36 18 15 14 1,9 1,1 43 1,6 0,07 30 4,9 4,3 51 36 18 23 14 1,9 1,1 43 2,1 0,07 30 4,9 4,3 51 36 18 20 × 13 × 14 8 27 2,5 1,1 43 1,6 0,13 36 4,9 4,3 51 36 23 15 30 2,5 1,3 41 3,5 0,16 36 4,9 4,3 61 36 23 23 30 2,5 1,3 41 4,8 0,16 36 6,2 4,3 61 36 23 25 × 15 × 16 8 45 3,2 1,1 43 3,0 0,21 41 4,9 4,9 51 41 28 15 52 3,2 1,3 41 5,2 0,23 41 6,2 4,9 61 41 28 23 52 3,2 1,3 41 7,2 0,23 41 7,5 4,9 61 41 28 30 × 18 × 18 8 75 3,8 1,3 41 4,7 0,33 46 6,2 4,9 61 46 33 15 84 3,8 1,5 38 8,9 0,38 46 7,5 4,9 76 46 33 23 84 3,8 1,5 38 11,7 0,38 46 8,7 6,2 76 46 33 36 × 18 × 18 8 100 4,4 1,5 38 7,3 0,46 46 7,5 6,2 76 46 38 15 100 4,4 1,5 38 11,0 0,46 46 8,7 6,2 76 46 38 23 100 4,4 1,5 38 14,3 0,46 46 8,7 6,2 76 46 38 41 × 20 × 22 8 150 5,1 1,5 38 8,5 0,54 46 7,5 6,2 76 51 46 15 150 5,1 1,5 38 12,6 0,54 46 8,7 6,2 76 51 46 23 150 5,1 1,5 38 16,7 0,54 46 10,0 6,2 76 51 46
† O tamanho das caçambas é dado na seqüência largura × projeção × profundidade.
‡ Capacidade e potência para materiais com uma massa específica de referência de 1600 kg/m3. Para outros materiais, a capacidade e a potência variam em
proporções diretas com a massa específica. Por exemplo, o elevador que operar com carvão de 800 kg/m3 terá a metade da capacidade e exigirá aproximadamente a metade da potência que aparece na tabela.
Transportador oscilatório
A maioria dos transportadores oscilatórios é, em essência, uma unidade de impulso dirigido, constituída por um tabuleiro horizontal suportado por molas, posto a vibrar por um braço excêntrico que lhe é ligado diretamente. O movimento atribuído às partículas pode variar, mas o objetivo será sempre o mesmo: lançá-las para cima e para frente, avançando no transportador com a seqüência de pequenos saltos.
A capacidade é determinada amplitude da vibração, pela freqüência, pelo ângulo de impulso, pela inclinação da calha oscilante e pela capacidade do material em absorver e transmitir o impulso. Para que o transporte seja eficiente, o material particulado deve apresentar elevado coeficiente de atrito com o material da calha, geralmente aço, e também elevado coeficiente de atrito interno, de modo a poder transmitir a ação da esteira vibrante ao longo de toda a massa. Ainda, o material deve ser suficientemente denso para minimizar o efeito da resistência do ar sobre a sua trajetória.
A classificação dos transportadores oscilatórios, baseada nas características da unidade motriz, é mostrada na Figura 5. Em geral, os transportadores oscilatórios não se adaptam bem a modificações de capacidade, pois, operam numa freqüência particular.
A capacidade cobre amplo domínio, de alguns quilogramas a milhares de toneladas. As variáveis que afetam seu desempenho são muitas de modo que não há método simples para estimar sua capacidade e potência necessária. Os dados existentes são oriundos da experiência e de equações empíricas. A Figura 6 mostra uma unidade típica com transmissão a feixe de mola, juntamente com a informação gráfica necessária para selecionar um modelo padrão. O comprimento da esteira oscilatória pode chegar a 60 m quando existem várias unidades motrizes, ou até 30 m com uma só unidade. Projetos especiais permitem que o transportador oscilatório possa ser usado para elevação, com inclinação relativamente forte.
Figura 5. Classificação de transportadores oscilatórios (Modern Materials Handling).
Capacidade 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 200 600 1000 1400 1800 2200
Massa específica (bulk)/(kg/m3)
Capacidade/(ton/h)
Profundidade 3’’ para profundidade de 4’’ 1/2’’ para profundidade de 2’’ Comprimento máximo 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 0 3 6 9 12 15 18 21 24 27 30
Comprimento máximo da correia/m
Capacidade/(ton/h)
Motor de 2 HP
Motor de 1 HP
Transportador pneumático
Uma das mais importantes técnicas de manusear materiais na indústria química é a da movimentação do material suspenso numa corrente de ar, a distâncias que vão de alguns metros até várias centenas de metros. Podem ser transportados materiais finamente divididos (pós), até peletizado de 1 cm, com massa específica de (15 a 3500) kg/m3.
A capacidade do transportador pneumático depende de:
• Massa específica do material;
• Tamanho e forma das partículas;
• Potência do sistema de sopragem;
• Diâmetro da tubulação;
• Distância a ser transportado o material.
A capacidade mínima é aquela em que a velocidade do gás de arraste é apenas suficiente para movimentar o material na linha. Na prática opera-se com uma velocidade do gás bem maior do que a mínima para garantir a movimentação contínua.
Os transportadores pneumáticos são classificados como de pressão positiva (pressurizados) ou de pressão negativa (sob pressão reduzida), relativamente à pressão ambiente. Podem ainda ser operados com uma combinação dos dois sistemas.
Nos sistemas de pressão positiva (Figura 7a), o material é lançado numa corrente de gás, a pressão acima da atmosférica, por meio de um alimentador rotatório, com selo pneumático. A velocidade da corrente mantém o material em suspensão, até que ele atinja o vaso receptor, onde é separado ar por um filtro ou por um ciclone.
Os sistemas a pressão são usados com material solto, desde tamanhos de partícula muito pequenos até 1 cm. A vazão de ar pode chegar a 10 ton/h, e a perda de carga no sistema pode chegar a 50 kPa. Esses sistemas são os preferidos quando uma única fonte deve abastecer diversos receptores. O ar comprimido provém, em geral, de um soprador de ação direta.
Os sistemas de pressão negativa (Figura 7b) são caracterizados pela movimentação do material numa corrente de ar sob pressão menor do que a ambiente. As vantagens desse tipo de sistema estão na utilização de toda a energia de bombeamento para movimentar o material e na aspiração direta do material para a linha transportadora, sem haver necessidade de um alimentador giratório ou de outro dispositivo semelhante entre o vaso de armazenamento e o transportador. O material permanece suspenso na corrente de gás até atingir o vaso receptor, onde é recolhido por um filtro ou um ciclone.
Nos sistemas de pressão reduzida a vazão de gás pode chegar a 7 ton/h e a distância a 300 m, inferior ao sistema de pressão positiva. O sistema de pressão reduzida tem uma vantagem de permitir vários pontos de alimentação. São largamente empregados para materiais finamente divididos. É usado especialmente quando as distâncias são mais curtas.
Os sistemas de pressão e vácuo combinados (Figura 7c) reúnem as melhores características dos sistemas a pressão e a vácuo. Mediante o vácuo, o material entra no transportador e percorre uma distância curta até um separador. O gás passa através de um filtro e atinge a sucção de um soprador. O material é, então, lançado por um alimentador rotatório na corrente de ar comprimido que provém da descarga do soprador. As aplicações mais comuns são: descarga de carretas, vagões e navios e transferência do material até o ponto de armazenamento.
Figura 7. Tipos de sistemas pneumáticos. (a) Pressão positiva. (b) Pressão negativa (vácuo). (c) Pressão e vácuo (Whitlock, Inc.).
