Curso de Treinamento sobre Transportadores de Correia: Componentes Básicos e Guia de Operação

O que é uma esteira transportadora?

A transportador de correia é uma máquina que utiliza o princípio do acionamento por atrito para transportar materiais de forma contínua. Ela pode transportar materiais continuamente de um ponto de partida até um destino ao longo de uma linha de transporte fixa. As esteiras transportadoras são capazes de transportar tanto materiais a granel (como carvão, minério e grãos) quanto mercadorias embaladas (como caixas de papelão e produtos ensacados). Elas também podem ser integradas aos processos de produção das fábricas para formar linhas de montagem rítmicas. Consequentemente, as esteiras transportadoras são amplamente utilizadas em diversas empresas industriais.

Nas usinas de energia, a grande maioria utiliza transportadores de correia fixos de alta eficiência, que são empregados em conjunto com empilhadores-retiradores.

Uma esteira transportadora é composta, principalmente, pelos seguintes componentes:

Correia transportadora

Unidade de acionamento

Rolos-guia

Estrutura

Raspador

Dispositivo de tensionamento

Sistema de freios

Parte I: Principais características das esteiras transportadoras

Operação confiável

A principal vantagem das correias transportadoras é seu funcionamento confiável. Elas podem operar de forma contínua e estável por longos períodos, com uma baixa taxa de falhas.

Baixo consumo de energia

Como praticamente não há movimento relativo entre o material e a correia transportadora, a resistência operacional das correias transportadoras é mínima, correspondendo a aproximadamente um terço a um quinto da resistência dos transportadores de raspagem. Ao mesmo tempo, o desgaste e a quebra do material durante o transporte são mínimos, resultando em alta produtividade. Todas essas características contribuem para a redução dos custos de produção.

Rotas de transporte flexíveis

Os percursos das correias transportadoras podem ser projetados de forma flexível, conforme necessário, variando de alguns metros a mais de 10 quilômetros de comprimento. Elas podem ser instaladas em pequenos túneis ou montadas acima do solo em áreas com tráfego intenso ou condições perigosas.

Carga e descarga em vários pontos

Dependendo dos requisitos do processo, as correias transportadoras podem receber material de forma bastante flexível a partir de um único ponto ou de vários pontos, e também podem descarregar em vários pontos ou seções. Por exemplo, em uma planta de beneficiamento de carvão, abaixo de um silo de carvão, quando vários alimentadores enviam material simultaneamente para uma única correia transportadora, essa correia se torna a linha principal de transporte.

Funções de retirada e mistura de materiais

As correias transportadoras podem retirar material de túneis localizados sob pilhas de estoque em pátios de carvão e, quando necessário, misturar materiais provenientes de diferentes pilhas. O material pode ser descarregado simplesmente na extremidade inicial da correia ou em qualquer ponto ao longo de sua extensão, utilizando um descarregador do tipo arado ou um veículo de descarga móvel.

Excelente desempenho geral

A correia transportadora funciona tanto como componente de suporte de carga quanto como elemento de tração que transmite a força de tração. Ela é acionada pelo atrito entre a correia e os roletes. As correias transportadoras oferecem as seguintes vantagens:

Alta capacidade de transporte

Excelente capacidade de escalada

Estrutura simples

Alta adaptabilidade a diversos materiais

Alta eficiência de produção

Operação suave e confiável

Transporte contínuo e uniforme de material

Baixos custos operacionais

Fácil manutenção

Adequado para controle automático e operação remota

Bom desempenho ambiental

As esteiras transportadoras operam com baixos níveis de ruído. Quando necessário, a esteira transportadora pode ser colocada dentro de um compartimento para impedir que a poeira se espalhe e polua o ar. Nas estações de transferência, a poeira pode ser contida em calhas; se conectadas a um coletor de poeira, as partículas de poeira também podem ser capturadas.

Parte II: Princípio de funcionamento das correias transportadoras

O processo de funcionamento de uma esteira transportadora é o seguinte:

A correia transportadora é guiada ao redor do tambor de acionamento e do tambor de retorno, formando um circuito fechado. As seções superior e inferior da correia são sustentadas por roletes-guia. Um dispositivo de tensionamento fornece a tensão necessária para o funcionamento normal.

Durante o funcionamento, a polia motriz impulsiona a correia transportadora por meio do atrito entre a polia e a correia. O material (como o carvão) é colocado na correia transportadora e se move junto com ela.

As correias transportadoras normalmente transportam o material pela parte superior da correia e o descarregam na extremidade. Também é possível utilizar dispositivos de descarga especializados para descarregar o material em qualquer local desejado.

Parte III: Estrutura

Tipos de armação

As esteiras transportadoras apresentam dois tipos de estrutura de suporte: montadas no piso e suspensas. As estruturas montadas no piso são, por sua vez, divididas em tipos fixos e móveis. As usinas de beneficiamento de carvão utilizam principalmente estruturas fixas montadas no piso.

Componentes da estrutura

A estrutura de um transportador de correia fixo é um conjunto estrutural soldado a partir de cantoneiras e perfis em U. Dependendo de sua finalidade, as estruturas podem ser classificadas como:

Especificações da estrutura intermediária

A estrutura intermediária é montada a partir de seções individuais e está disponível tanto em especificações padrão quanto em especificações não padrão:

As duas extremidades da estrutura central estão conectadas à estrutura dianteira e à estrutura traseira. A largura da estrutura central é aproximadamente 300–500 mm maior do que a da correia transportadora. A altura da estrutura central é geralmente de 550–650 mm.

Parte IV: Correias transportadoras

Tipos de correias transportadoras

Existem dois tipos de correias transportadoras utilizadas em transportadores de correia de uso geral: correias de borracha e correias de plástico.

Faixa de temperatura de operação das correias transportadoras

Quando a temperatura ultrapassa 50 °C, a elasticidade da correia começa a diminuir; quando a temperatura é muito baixa, a correia fica rígida e podem surgir rachaduras.

A importância das esteiras transportadoras

As correias transportadoras são os componentes mais caros e menos duráveis de um transportador de correia. Durante a operação, as correias transportadoras são submetidas a cargas de vários tipos e estão sujeitas a condições complexas de tensão.

As formas mais comuns de danos às correias transportadoras incluem:

Desgaste na superfície de trabalho e nas bordas

Furos, rasgos e delaminação causados por impactos de grandes pedaços de material

Fadiga resultante da flexão repetida do núcleo

Envelhecimento e redução da resistência causados por fatores ambientais

Dados empíricos: As correias transportadoras representam aproximadamente metade do custo total dos equipamentos de um sistema de transporte.

Portanto, a escolha da correia transportadora adequada com base nas condições operacionais e o reforço da gestão da manutenção durante a operação são de grande importância para melhorar a eficiência do transportador e reduzir os custos de produção.

Classificação da borracha de revestimento

Classe I correias transportadoras: A borracha de revestimento é fabricada com borracha natural, borracha sintética ou uma mistura de ambas, com o objetivo de obter a melhor resistência geral ao corte e à abrasão.

Classe II correias transportadoras: A borracha de revestimento oferece boa resistência à abrasão, mas sua resistência ao corte e ao lascamento é inferior à das correias da Classe I.

Força do núcleo

Classificação por material do núcleo:

Por tipo de tecido principal:

Núcleo de lona de algodão

Núcleo de tecido de nylon e poliéster

Núcleo de tecido de poliéster

Núcleo de cordão de aço

De acordo com as propriedades da borracha da cobertura:

Tipo padrão

Tipo resistente ao calor

Tipo resistente ao frio

Parte V: Ociosos

Classificação das roldanas

As roldanas são classificadas em dois tipos: roldanas de aço e roldanas de plástico. As roldanas de aço são, em sua maioria, fabricadas a partir de tubos de aço sem costura.

Relação entre o diâmetro da polia tensora e a largura da correia

Referência: Projeto Padrão para Transportadores Fixos de Uso Geral

Classificação das polias de rolamento por aplicação

Rolos de calha

Os roletes de calha geralmente são compostos por três roletes curtos. O ângulo entre o eixo do rolete inclinado e o do rolete horizontal é conhecido como ângulo da calha. O ângulo da calha é um parâmetro fundamental para determinar a capacidade de transporte.

Dados empíricos: Em condições idênticas de largura da correia, aumentar o ângulo de inclinação de 20° para 30° aumenta a área da seção transversal para o transporte de materiais a granel em 20% e eleva a capacidade de produção em 13%, ao mesmo tempo em que reduz o derramamento de material.

Rolos amortecedores

A função dos roletes amortecedores é reduzir o impacto do material na correia no ponto de descarga, protegendo assim a correia transportadora. Os roletes amortecedores são classificados da seguinte forma:

Rolos-guia amortecedores do tipo anel de borracha (anéis de borracha encaixados sobre o corpo do tubo)

Rolos-amortecedores do tipo placa de mola (com suportes elásticos)

Rolos-guia com anel de borracha do tipo placa de mola

Rolos autoalinháveis

Para prevenir e corrigir o desalinhamento da correia:

Em trechos de carga pesada: Instale um conjunto de roletes autoalinháveis do tipo calha para cada 10 conjuntos de roletes de calha

Nas seções de retorno: Instale um conjunto de roletes inferiores do tipo plano e autoalinháveis para cada 6 a 10 conjuntos de roletes inferiores

Princípio de funcionamento: Quando a correia transportadora se desvia, a borda da correia pressiona contra o rolo vertical, fazendo com que a estrutura do rolo guia gire um determinado ângulo em torno do eixo vertical. Isso gera uma velocidade tangencial oposta à direção do desvio, puxando a correia transportadora de volta à posição central. Assim que a correia retorna ao centro, a estrutura do rolo-guia também retorna à sua posição normal.

Rolos-guia especializados

Rolos espirais: Antiadherentes e com alta capacidade de autolimpeza, eles resolvem problemas como a aderência do material, o desvio e o rasgo da correia, ao mesmo tempo em que corrigem automaticamente o desvio para evitar que a correia transportadora seja rasgada pelo material torcido.

Rolos do tipo pente: Utilizados para remover o material aderido à superfície da correia transportadora.

Rolos de cerâmica: Com excelente resistência ao desgaste, adequados para condições operacionais adversas.

Parte Seis: Unidade de acionamento

Componentes da unidade de acionamento

A unidade de acionamento é a fonte de energia do transportador de correia e, geralmente, é composta pelos seguintes componentes:

Motor

Acoplamento hidráulico

Caixa de câmbio

Acoplamento

Tambor

Sistema de frenagem (freio de segurança)

O motor aciona o tambor de tração por meio do acoplamento hidráulico e da caixa de engrenagens; a correia transportadora é impulsionada pelo atrito entre o tambor e a correia.

Configurações de unidade

Dependendo das condições operacionais e dos requisitos, as configurações dos acionamentos podem ser classificadas da seguinte forma:

Acionamento com um motor / Acionamento com vários motores

Acionamento de tambor único / Acionamento de dois tambores / Acionamento de vários tambores

Motor

Os motores da série Y são comumente utilizados em transportadores de correia. Em áreas onde há risco de explosões causadas por pó de carvão, devem ser utilizados motores à prova de explosão.

Caixa de câmbio

A caixa de engrenagens é o mecanismo redutor de velocidade entre o motor e o tambor de acionamento, servindo para reduzir a velocidade de rotação e aumentar o torque. As caixas de engrenagens cilíndricas são comumente utilizadas em transportadores de correia, oferecendo vantagens como design compacto, alta eficiência, operação confiável, longa vida útil e baixa necessidade de manutenção.

Acoplamento

A conexão entre o motor e a caixa de engrenagens, e entre a caixa de engrenagens e o tambor de acionamento, é feita por meio de um acoplamento.

Parte Sete: Rolos

Classificação dos rolos

Os rolos são classificados em dois tipos: rolos de acionamento e rolos de desvio.

Tipos de superfície de tambor

Os tambores revestidos de borracha oferecem as vantagens de alto atrito e resistência à aderência do carvão. Os padrões de superfície disponíveis incluem:

Métodos de fabricação de tambores

Tambores soldados: as chapas de aço são laminadas e, em seguida, soldadas de topo a topo

Tambores fundidos: Fabricados por fundição

Tambores revestidos de borracha: Com uma superfície de borracha espessa, alta resistência ao desgaste e excelente qualidade, são amplamente utilizados

Ângulo de envolvimento e tração

Para transmitir tração suficiente, é necessário que haja atrito adequado entre a correia transportadora e o tambor. De acordo com a teoria da transmissão por atrito, é possível obter maior tração aumentando o coeficiente de atrito ou o ângulo de envolvimento.

Um acionamento com dois tambores aumenta significativamente a tração da esteira transportadora, tornando-a particularmente adequada para o transporte de longa distância.

Parte Oito: Sistemas de freios

Quando são necessários sistemas de freios?

Quando as esteiras transportadoras são utilizadas para o transporte inclinado de materiais, devem ser instalados dispositivos de retenção ou sistemas de frenagem nos trechos em que a inclinação média exceda 4°, a fim de evitar que a esteira inverta o sentido de deslocamento ou deslize ao ser parada sob carga total.

Sistemas comuns de ré e de frenagem

Existem três tipos principais nos projetos padrão:

Parte Nove: Acoplamento hidrodinâmico

Princípio de funcionamento de um acoplamento hidrodinâmico

Um acoplamento hidrodinâmico é composto por componentes principais, tais como o eixo motor, o impulsor da bomba, a turbina, o eixo acionado e a carcaça rotativa. O impulsor da bomba e a turbina estão dispostos simetricamente, possuem dimensões geométricas idênticas e são equipados com aletas que se irradiam radialmente.

Durante o funcionamento, o acoplamento é preenchido com fluido de trabalho (DTE Light). Quando o eixo de acionamento gira a roda da bomba:

Sob a ação da força centrífuga, o fluido de trabalho flui do lado interno do impulsor da bomba em direção à borda externa, formando um fluxo de fluido de alta pressão e alta velocidade.

Esse fluxo de fluido de alta pressão e alta velocidade atinge as pás da turbina, fazendo com que ela gire na mesma direção que o impulsor da bomba.

Dentro da turbina, o fluido de trabalho flui da borda externa em direção ao centro, onde sua pressão diminui e sua velocidade diminui;

O fluido de trabalho retorna então à entrada do impulsor da bomba, formando um ciclo contínuo;

Durante esse processo, a roda da bomba converte a energia mecânica do eixo de entrada em energia cinética e potencial do fluido de trabalho, enquanto a turbina converte a energia cinética e potencial do fluido de trabalho de volta em energia mecânica no eixo de saída, realizando assim a transmissão de potência.

Vantagens do acoplamento hidráulico:

Partida suave sob carga, melhorando o desempenho na partida

Oferece proteção contra sobrecarga

Isola os impactos da vibração torcional

Equilibra as cargas dos motores em sistemas de acionamento com vários motores

Reduz a corrente de irrupção na rede elétrica

Alta eficiência e estrutura simples

Operação sem necessidade de manutenção

Parte 10: Dispositivo de tensionamento

A função do dispositivo de tensionamento

A função do dispositivo de tensionamento é:

Para garantir que a correia transportadora tenha tensão suficiente, gerando assim o atrito necessário entre o tambor e a correia

Para limitar a flacidez da correia transportadora entre os roletes-guia

Para garantir o funcionamento normal da esteira transportadora

A escolha de um dispositivo de tensionamento adequado e a determinação de uma posição de instalação adequada são condições essenciais para garantir que a correia transportadora não escorregue no tambor de acionamento.

Tipos e comparação de dispositivos de tensionamento

Tensão do parafuso

Os mancais em ambas as extremidades do tambor tensionador estão montados em um bloco deslizante equipado com uma porca; o bloco deslizante pode se mover ao longo da estrutura traseira. Ao girar o parafuso, o tambor se move para frente ou para trás. A rosca deve ser autoblocante para evitar que se solte.

Tensionamento do carrinho de contrapeso

O tambor de tensionamento da cauda está montado em um carrinho que pode se deslocar ao longo dos trilhos-guia da estrutura da cauda. Uma extremidade do cabo de aço está conectada ao carrinho, enquanto a outra extremidade sustenta um contrapeso. A correia transportadora é tensionada pelo peso do contrapeso, permitindo o tensionamento automático e a manutenção de uma tensão constante.

Tensionamento do contrapeso vertical

O tambor é montado em uma estrutura, com o contrapeso suspenso a ela; a estrutura se move para cima e para baixo ao longo de trilhos-guia. Adequado para transportadores de comprimento considerável (>100 m) ou em casos em que o espaço no final da linha é limitado, ele é normalmente instalado próximo ao tambor de acionamento ou aproveita o espaço sob uma passarela.

Dispositivo de tensionamento hidráulico

Componentes:

Base

Unidade de potência hidráulica

Guincho de retração

Dispositivo amortecedor de tensão

Caixa de controle

Sensor de tensão

Fluxo de trabalho de controle automático:

O operador pressiona o botão de partida, e o sistema entra no modo operacional

O sistema de controle realiza uma autoverificação da tensão da correia

Se a verificação for normal, a unidade de potência hidráulica é ativada

Uma válvula solenóide controla o fornecimento de óleo ao dispositivo amortecedor de tensão

Quando a tensão do cabo de aço atinge o limite máximo definido, o fornecimento de óleo é interrompido

O quadro de comando envia um sinal de partida, e a esteira transportadora dá partida e acelera.

Assim que o funcionamento em estado estacionário for alcançado, o controlador libera a pressão do amortecedor de tensão para reduzir a tensão.

Quando a tensão cai para o valor normal de operação, o amortecedor de tensão se trava automaticamente para manter a tensão.

A estação hidráulica interrompe o funcionamento.

Monitoramento de tensão: O sensor de tensão e o painel de controle monitoram automaticamente a tensão. Caso seja detectado que a tensão está abaixo de 0,95 vezes o limite inferior definido, o sistema reativa automaticamente o mecanismo de tensionamento para aumentar a tensão até o limite inferior definido.

Função de buffer: O cilindro amortecedor de tensão e o acumulador absorvem breves flutuações de tensão durante o funcionamento da correia transportadora.

Modo manual: A rotação para frente e para trás do guincho, a ativação/desativação da unidade de potência hidráulica e o funcionamento do cilindro amortecedor podem ser controlados individualmente. O guincho é utilizado exclusivamente para proporcionar a pré-tensão durante a instalação e o comissionamento e não participa do processo de tensionamento automático.

Parte XI: Dispositivo de limpeza

Função do dispositivo de limpeza

Durante o funcionamento do transportador de correia, partículas finas de carvão aderem à correia, fazendo com que ela se desvie do eixo e aumentando a resistência operacional. Consequentemente, os transportadores de correia geralmente são equipados com um dispositivo de limpeza.

Tipos de produtos de limpeza

Fontes dos dados:

Normas de projeto para os transportadores de correia da série TD75 (produtos padronizados do antigo Ministério da Indústria Metalúrgica)

GB/T 10595-2017 ‘Transportadores de correia’

GB/T 7984-2013 ‘Correias transportadoras de cordão de tecido para uso geral’

A relação entre o diâmetro do rolo-guia e a largura da correia neste documento refere-se ao projeto padrão para transportadores fixos de uso geral

Os dados sobre a relação entre o ângulo mínimo e a capacidade de transporte foram extraídos do manual de projeto da série TD75

Os dados relativos à resistência do núcleo da correia transportadora são baseados na norma GB/T 7984-2013 e em manuais de projeto do setor

O princípio de funcionamento do acoplamento hidráulico é descrito na documentação técnica geral do setor

A classificação e os parâmetros dos dispositivos de tensionamento são baseados no ‘Código para Projeto de Engenharia de Transportadores de Correia’ e em manuais de projeto do setor