66
UNIOESTE – UNIVERSIDADE ESTADUAL DO OESTE DO PARANÁ CECE – CENTRO DE ENGENHARIAS E CIÊNCIAS EXATAS CURSO DE ENGENHARIA QUÍMICA TRANSPORTE DE SÓLIDOS Dispositivos arrastadores e elevadores

Dispositivos Arrastadores e Elevadores

Embed Size (px)

Citation preview

Page 1: Dispositivos Arrastadores e Elevadores

UNIOESTE – UNIVERSIDADE ESTADUAL DO OESTE DO PARANÁ

CECE – CENTRO DE ENGENHARIAS E CIÊNCIAS EXATAS

CURSO DE ENGENHARIA QUÍMICA

TRANSPORTE DE SÓLIDOS

Dispositivos arrastadores e elevadores

TOLEDO - 2010

Page 2: Dispositivos Arrastadores e Elevadores

UNIOESTE – UNIVERSIDADE ESTADUAL DO OESTE DO PARANÁ

CECE – CENTRO DE ENGENHARIAS E CIÊNCIAS EXATAS

CURSO DE ENGENHARIA QUÍMICA

TRABALHO DE OPERAÇÕES UNITÁRIAS II

Acadêmicos: Aline R. de Pauli

Alison C. Braga

Araceli Scalcon

Jorge D. Ayala

Maryana S. Gongoleski

Docente: Marcos Moreira

Trabalho acadêmico

apresentado à disciplina de

Operações Unitárias II, do

curso de Engenharia Química

da Universidade Estadual do

Oeste do Paraná

TOLEDO- 2010

2

Page 3: Dispositivos Arrastadores e Elevadores

Sumário

1. Introdução.......................................................................................................7

2. Dispositivos arrastadores..............................................................................10

2.1 Transportador de calha............................................................................10

2.1.1 Dimensionamento.............................................................................13

2.1.1.1 Dimensões..................................................................................13

2.1.2 Potência consumida:.........................................................................15

2.2 Transportador helicoidal..........................................................................16

2.2.1 Dimensionamento.............................................................................21

2.2.1.1 Método 01...................................................................................21

2.2.1.2 Método 02...................................................................................25

2.2.1.3 Método 03...................................................................................26

2.2.1.4 Método 04...................................................................................27

2.2.2 Cálculo da potência...........................................................................27

3. Dispositivos elevadores.................................................................................30

3.1 Elevador helicoidal...................................................................................30

3.2 Elevador de canecas...............................................................................30

3.2.1 Tipos de elevadores de caneca........................................................33

3.2.1.1. Elevadores de caçambas contínuas..........................................33

3.2.1.2 Elevadores de caçambas contínuas com supercapacidade.......34

3.2.1.3 Elevadores com caneca espacejada e descarga centrífuga......35

3.2.1.4. Caçambas espacejadas e descarga positiva.............................36

3.2.2. Componentes do elevador de canecas............................................38

3.2.3 Dimensionamento.............................................................................40

3.2.3.1 Velocidade..................................................................................40

3.2.3.2 Dimensões..................................................................................41

3.3 Elevador espiral.......................................................................................45

4. Conclusão.....................................................................................................49

5. Referências bibliográficas.............................................................................50

ANEXO I............................................................................................................51

3

Page 4: Dispositivos Arrastadores e Elevadores

Lista de figuras

Figura 1. Transportador de calha......................................................................10

Figura 2. Transportadores de calha..................................................................10

Figura 3. Transportador de esqueleto...............................................................11

Figura 4. Partes do transportador helicoidal......................................................16

Figura 5. Carcaça com jaqueteamento.............................................................17

Figura 6. Helicóides com entradas diferentes...................................................17

Figura 7. Hélice simples....................................................................................18

Figura 8. Hélice com dentes..............................................................................18

Figura 9. Hélice com pás...................................................................................18

Figura 10. Hélice em fitas múltiplas...................................................................19

Figura 11. Hélice em fitas simples.....................................................................19

Figura 12. Carta para dimensionar transportadores helicoidais........................22

Figura 13. Carta para dimensionar transportadores helicoidais........................22

Figura 14. Carta para dimensionar transportadores helicoidais........................23

Figura 15. Carta para dimensionar transportadores helicoidais........................23

Figura 16. Fator de redução devido à inclinação..............................................24

Figura 17. Elevador de canecas.......................................................................30

Figura 18. Caçambas contínuas: a carga é feita quando as cubas passam pelo

carregador, cujo bocal fica acima da polia........................................................33

Figura 19. Contínuo: as cubas correm numa calha sem fundo, com janela de

limpeza..............................................................................................................33

Figura 20. Cubas de aço para os elevadores com as caçambas contínuas.....34

Figura 21. Elevador de descarga centrifuga, com caçambas espacejadas......35

Figura 22. Cubas de ferro para descarga centrífuga.........................................35

Figura 23. Caçambas espacejadas que recebem parte da carga diretamente e

arrastam o restante da calha do fundo..............................................................35

Figura 24. Descarga positiva, com as caçambas espacejadas.........................36

Figura 25. Componentes de um elevador de canecas......................................37

Figura 26. Dimensões das canecas..................................................................40

Figura 27. Carta para dimensionar elevadores de escoamento contínuo.........42

Figura 28. : Potência consumida pelos elevadores de canecas........................43

Figura 29. Elevador espiral de fluxo mássico....................................................45

4

Page 5: Dispositivos Arrastadores e Elevadores

Figura 30. Elevador espiral de múltiplas entradas............................................46

Figura 31. Elevador espiral de duas faixas.......................................................46

Figura 32. Elevador de Alta Capacidade...........................................................47

5

Page 6: Dispositivos Arrastadores e Elevadores

Lista de tabelas

Tabela 1. Para materiais de densidade 0,8 t/m³................................................13

Tabela 2. Ângulo de inclinação com a horizontal e fração da capacidade

máxima..............................................................................................................13

Tabela 3. Valores das velocidades econômicas para diversos materiais em

metros por minuto.............................................................................................14

Tabela 4. Rotação econômica...........................................................................25

Tabela 5. Comprimentos padrões dos transportadores helicoidais, capacidades

e rotação máxima para três tipos de diferentes materiais.................................27

Tabela 6. Relação entre diâmetro e fato que depende do diâmetro da helicóide

..........................................................................................................................28

Tabela 7. Materiais e suas velocidades...........................................................40

Tabela 8. Relações dos tipos de elevadores e velocidades de recomendação 41

Tabela 9. Valor do fator que leva em conta o tipo de material.........................44

Tabela 10. Descrição do equipamento e seu respectivo valor..........................51

6

Page 7: Dispositivos Arrastadores e Elevadores

1. Introdução

O transporte de materiais na indústria é assunto de três operações

unitárias bem diferentes: o transporte de sólidos, o bombeamento de líquidos e

a movimentação de gases. (GOMIDE, 1983)

Muito embora haja preferência na indústria de processo químico pelo

transporte de sólidos fluidizados, restam ainda muitos casos em que isto é

impraticável por causa da granulometria grosseira do sólido ou da abrasão

exagerada dos dutos. (GOMIDE, 1983)

O grande desenvolvimento dos conhecimentos práticos sobre o transporte

de sólidos decorre de uma série de fatores:

1) A grande influência do transporte de sólidos na economia global de muitos

processos. Em alguns, o seu custo chega a atingir 80% do custo total de

operação.

2) O encarecimento contínuo da mão-de-obra, forçando cada vez mais a

substituição do homem pela máquina, ou de um tipo de máquina por outro mais

moderno que requeira menos atenção humana

3) A necessidade do transporte de sólidos, em maior ou menor escala, em

praticamente qualquer tipo de indústria.

4) A grande variedade de sólidos a transportar.

5) A variabilidade das condições de transporte, da capacidade, espaço

disponível e economia do processo.

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, manejabilidade; mas

não se deve deixar de assinalar o grau de perfeição de desempenho que se

pode obter.

O desempenho do equipamento transportador de materiais com

características conhecidas pode ser precisamente previsto, pois se dispõe de

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

7

Page 8: Dispositivos Arrastadores e Elevadores

de material é mais uma arte do que uma ciência; os problemas que envolvem

substâncias poucos comuns, ou equipamento não convencional, devem ser

analisados com cautela.

As exigências de capacidade constituem o fator primordial da escolha

do transportador. Alguns, que podem ser fabricados em dimensões

relativamente grandes, para operar a velocidades altas, transportam grandes

massas com boa economia. Por outro lado, o transportador-parafuso (hélice-

transportadora) fica extremamente incomodo 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.

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 deslocamento em várias

direções numa só unidade é, em geral, mais caro; este aspecto é as vezes

contrabalançado, quanto ao custo de 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 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 dos equipamentos e até mesmo uma

atmosfera artificial. Alguns tipos de transportadores, como é natural, são mais

adaptados que outros para atender a essas condições.

As exigências do processo podem ser satisfeitas por algum tipo de

transportador, sem qualquer modificação no projeto, ou com pequeninas

adaptações. Por exemplo, um transportador a fluxo contínuo pode proporcionar

o arrefecimento dos sólidos, simplesmente ao colocá-los em contato com

materiais bons condutores de calor. Aos transportadores vibratórios podem ser

8

Page 9: Dispositivos Arrastadores e Elevadores

adaptadas peneiras ou crivos, para realizar separação grossa ou fina. Nos

transportadores helicoidais podem ser adaptados dispositivos para várias

operações – misturação, desidratação, aquecimento, resfriamento, etc.

O custo inicial de um sistema transportador está usualmente relacionado

com a esperança de vida e com a taxa de fluxo que se deseja ter. Sempre há

uma grande tentação a superdimensionar o projeto, o que deve ser combatido.

O primeiro transportador de correia de grande porte foi projetado e fabricado

com padrões muito elevados de qualidade. Depois de 35 anos, ainda está em

operação com a maior parte dos componentes originais. Tivesse sido planejado

para uma vida de 19 anos, e o sistema representaria um caso muito ruim de

superdimensionamento. 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 pela

facilidade de manutenção e de reparo. Por isso, é necessário fazer

comparações de custo, na base de uma investigação particular de cada

aplicação específica do equipamento. (PERRY, 1980)

9

Page 10: Dispositivos Arrastadores e Elevadores

2. Dispositivos arrastadores

Nos transportadores deste tipo, o sólido é arrastado em calhas ou dutos.

De um modo geral, os dispositivos arrastadores são de menor custo inicial

relativamente aos carregadores. Além disso, aplicam-se muito bem ao

transporte inclinado, podendo chegar a 45°. Em contraposição, o custo de

manutenção é mais elevado, em virtude do maior desgaste sofrido pelo

equipamento. Não obstante, em muitas situações, o emprego de dispositivos

arrastadores é recomendável na indústria de processo por atender melhor às

condições particulares da aplicação envolvida ou às propriedades dos materiais

transportados. Dispositivos deste tipo resolvem alguns dos problemas de

transporte mais difíceis da indústria química. Os dois transportadores mais

importantes desta classe são: o de calha e o helicoidal. (GOMIDE, 1983)

2.1 Transportador de calha

É o mais simples e o mais barato dos transportadores de sólidos,

aplicando-se a uma variedade de materiais e situações. Em virtude do custo de

manutenção elevado e da grande potência consumida, este transportador

aplica-se, de preferência, ao transporte curto. Adapta-se melhor ao transporte

inclinado que o de correias. (GOMIDE ,1983).

Podem variar conforme o tipo de dispositivo de arraste montado sobre a

corrente: pás, ganchos, forquilhas. A calha pode ser fechada ou aberta,

podendo ter diversos pontos de cargas e descargas (conforme o tipo de

transportador). Podem ser montados em circuitos fechados, como elevadores,

transporte horizontal, etc. O retorno da corrente é feito através de trilhos,

colocados na parte superior da caixa, como na Figura 1. Podem comportar dois

fluxos de material e, ainda, serem móveis ou fixos. (PROMAC)

10

Page 11: Dispositivos Arrastadores e Elevadores

Figura 1. Transportador de calhaFonte: Promac

Consta de uma calha de madeira ou aço, no interior da qual algumas

raspadeiras se movimentam e arrastam consigo o sólido a transportar. Nas

instalações mais simples, tanto a calha como as raspadeiras são de madeira.

As raspadeiras são presas à correntes com orelhas verticais, Figura 2-a. Em

instalações melhores, as calhas e as raspadeiras são de aço. Os tipos mais

caros de transportadores deste gênero são feitos com raspadeiras presas a

eixos que se apóiam em rolamentos, Figura 2-b. (GOMIDE ,1983)

Figura 2. Transportadores de calhaFonte: Gomide, 1983

Algumas instalações são feitas com a calha transportadora por cima,

sendo o retorno por baixo, porém, neste caso, a corrente trabalhará dentro do

material transportado. Isto pode ser feito no caso de materiais como serragem

ou cavaco de madeira, que não danifiquem ou afetem o funcionamento da

corrente. Em outras situações, prefere-se fazer o inverso, ou seja, colocar a

calha transportadora embaixo e fazer o retorno por cima. Um tipo especial de

transportador de calha é o transportador com raspadeiras de esqueleto, Figura

3, que são vazadas, com a forma de L ou U. O material move-se em massa no

11

Page 12: Dispositivos Arrastadores e Elevadores

interior da calha. Os transportadores de esqueleto aplicam-se quando as

partículas do material se travam mutuamente durante o transporte. São

vantajosos quanto à economia de instalação e energia, em virtude da

eliminação de uma boa parte do peso morto das raspadeiras (GOMIDE, 1983).

Figura 3. Transportador de esqueletoFonte: Gomide, 1983

Utilizados para transporte de granéis (cereais, cimento, areia, açúcar)

onde haja necessidade de elevação (não obrigatoriamente), ou auto-

alimentação, movimentando materiais por não mais de poucas dezenas de

metros. Assim, alguns são utilizados em armazéns ou entrepostos, onde haja

necessidade de fluxo, e outros onde seja necessário evitar poeira ou emissão

de gases do material transportado. Outros ainda onde haja diversos pontos de

embalagem. Podem movimentar materiais em seu ramo superior e inferior, pois

um mesmo transportador pode trabalhar simultaneamente dois tipos diferentes

de materiais, em sentidos opostos, desde que sejam evitados problemas de

contaminação. (Promac)

Os domínios de aplicação deste transportador são bastante variados,

desde as lavanderias industriais, indústria metalúrgica, madeira, linhas de

montagem e embalagem, linhas de pintura e lacagem e instalações de

vitrificação. (FIMEL)

Quando fechados, evitam a contaminação do ambiente ou do material.

Por sua facilidade de fazer curvas e elevações, dão flexibilidade ao layout. São

alimentadores, têm grande capacidade de fluxo, resistência a abrasão e a altas

temperaturas. (Promac).

12

Page 13: Dispositivos Arrastadores e Elevadores

2.1.1 Dimensionamento

Os problemas do dimensionamento consistem na escolha das dimensões

do transportador, capazes de propiciar a capacidade desejada e o cálculo da

potência consumida. (GOMIDE ,1983)

2.1.1.1 Dimensões

Para materiais de densidade 0,8 t/m³, transportados na horizontal, a

Tabela 1 pode ser utilizada para dimensionamento. A distância entre as

raspadeiras terá que ser adotada. Para transportadores que deverão

transportar materiais com densidade diferente de 0,8 t/m³, a capacidade será

proporcional à densidade. A velocidade do transportador é geralmente 30

m/min. Valores recomendados encontram-se na Tabela 2. Se o transportador

for inclinado, sua capacidade cairá na proporção indicada na Tabela 2.

(GOMIDE, 1983)

Tabela 1. Para materiais de densidade 0,8 t/m³

Dimensões das raspadeiras

altura x largura (cm)

P = peso nominal por

compartimento (kg)

10 x 25 7

10 x 30 9

12 x 30 11

12 x 40 14

15 x 45 19

20 x 45 27

20 x 50 32

20 x 60 41

25 x 60 52

Fonte: GOMIDE, 1983

Tabela 2. Ângulo de inclinação com a horizontal e fração da capacidade máxima

α = ângulo de inclinação com a horizontal p = fração da capacidade

máxima

20° 0,77

13

Page 14: Dispositivos Arrastadores e Elevadores

30° 0,55

40° 0,33

Fonte: GOMIDE, 1983

Sejam:

L = comprimento útil do transportador (m)

V = velocidade de transporte (m/min)

C = capacidade de projeto (t/h)

α = densidade do material (t/m³)

D = distância entre duas raspadeiras sucessivas (m). Adota-se

geralmente 30, 40, 50 ou 60 cm

p= fração da capacidade máxima para transporte com inclinação α em

relação à horizontal (Tabela 2)

P = o peso nominal do sólido por compartimento (kg).

Pode-se escrever:

tempo de transporte = horas

peso em kg de sólidos sobre o transportador =

número de compartimentos em transporte =

peso real por compartilhamento = kg

P = peso nominal por compartilhamento = kg

Ou seja,

As velocidades econômicas para diversos materiais são as seguintes

(Tabela 3) (GOMIDE, 1983):

Tabela 3. Valores das velocidades econômicas para diversos materiais em metros por minuto

Material V

(m/min)

Pedra partida 38

14

Page 15: Dispositivos Arrastadores e Elevadores

Coque 30

Carvão 38

Cinzas 45

Cal e cimento 45

Minérios 53

Pedra, areia e pedregulho 53

Carvão fino 60

Fonte: Gomide, 1983

Uma segunda expressão empírica é a seguinte (segundo Liddel):

onde:

C = capacidade (t/h)

S = área da raspadeira (cm²)

V = velocidade (m/min)

ρ = densidade (t/m³)

D = distância entre as raspadeiras (cm). Geralmente entre 30 e 60 cm.

p = fração da capacidade máxima a ser utilizada pelas calhas inclinadas

(Tabela 2). (GOMIDE, 1983)

2.1.2 Potência consumida:

Liddel recomenda a seguinte expressão para calcular o consumo de

energia de transportadores de calhas:

K = constante entre 0,780, para raspadeiras montadas em roldanas e

0,933 para raspadeiras montadas em sapatas.

L = o comprimento do transportador (m)

C = a capacidade em (t/h)

H = a elevação (m).

A potência instalada deverá ser 20% maior. (GOMIDE, 1983)

15

Page 16: Dispositivos Arrastadores e Elevadores

2.2 Transportador helicoidal

É este um dos tipos 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 duma 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 desta peça. A capacidade é, em geral,

restrita ao máximo de uns 10.000 pés cúbicos por hora. (PERRY, 1980)

A inclinação é geralmente limitada a 10 ou 15°, porém se a calha for

fechada, pode funcionar até como dispositivo elevador. O consumo de energia

é relativamente elevado, mas para pequenas distâncias este fator é irrelevante.

(GOMIDE, 1983)

No caso mais simples a calha é de chapa metálica pregada diretamente

em peças de madeira com recortes de secção semi-circular. Nos equipamentos

melhores a calha é de chapa de aço soldada em estrutura metálica. A calha

também pode ser feita de plástico (PVC, fiberglass) ou madeira. (GOMIDE,

1983)

Da análise das características dos transportadores mecânicos podemos

encontrar um aspecto de diferenciação entre eles, no que se refere ao

movimento relativo. O transportador helicoidal é um dos que apresentam

movimento relativo entre o material e sua estrutura. (SACRAMENTO)

Em uma configuração básica, podemos determinar os seguintes

componentes de um TH, além do conjunto de acionamento:

16

Page 17: Dispositivos Arrastadores e Elevadores

Figura 4. Partes do transportador helicoidalFonte: SACRAMENTO

A = Hélice ou helicóide;

B = Componentes de travamento e segurança;

C = Mancais intermediários;

D = Tampas de fechamento;

E = Calha limitadora de carga (carcaça) e boca de entrada;

F = Flange de fixação;

G = Boca de descarga;

H = Suporte de fixação;

Carcaça: Pode ser classificada como sendo aberta ou fechada e dentre estes

as seguintes características:

Carcaça com jaquetamento – é utilizada nos transportadores onde seja

necessário o resfriamento ou aquecimento do material transportado, através da

passagem de fluidos em uma câmara intermediária na carcaça;

17

Page 18: Dispositivos Arrastadores e Elevadores

Figura 5. Carcaça com jaqueteamentoFonte: SACRAMENTO

Carcaça com chuveiro – é utilizada onde seja necessário agregar líquido ao

material.

Hélice (helicóide): Pode ser encontrado em diferentes formatos a depender da

utilização do transportador e da necessidade de atuar sobre o material

transportado. Deve se analisar o sentido de giro do transportador se anti-

horário ou horário e determinar uma folga entre 3 e 8 mm entre a carcaça e o

helicóide.

Figura 6. Helicóides com entradas diferentesFonte: SACRAMENTO

Deste modo, encontramos os seguintes tipos principais:

Hélice simples – pode ser encontrado em passos diferentes a depender do

fluxo de material desejado;

18

Page 19: Dispositivos Arrastadores e Elevadores

Figura 7. Hélice simplesFonte: SACRAMENTO

Hélice com dentes – utilizado para transporte onde seja necessário

principalmente desagregar os componentes do material transportado, como a

remoção de detritos e partículas que são movidos junto a grãos de cereais;

Figura 8. Hélice com dentesFonte: SACRAMENTO

Hélice com pás – utilizado para transporte onde seja necessário misturar os

materiais transportados, podendo-se regular o trabalho das pás, para obter

vários graus diferentes de mistura;

Figura 9. Hélice com pásFonte: SACRAMENTO

Hélice em fita simples ou múltiplas – utilizado para transporte de materiais que

apresentem características viscosas ou pegajosas, com a tendência de aderir

às paredes do transportador;

19

Page 20: Dispositivos Arrastadores e Elevadores

Figura 10. Hélice em fitas múltiplasFonte: SACRAMENTO

Figura 11. Hélice em fitas simplesFonte: SACRAMENTO

Além da capacidade de transporte, os transportadores helicoidais 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, quer em diminuendo,

quer em crescendo, 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 parafusos de

pequeno passo; os parafusos duplos de passo curto impedem eficazmente a

ação de retorno. Além de grande variedade de projetos e de desenhos dos

componentes, os transportadores helicoidais podem ser fabricados numa larga

variedade de materiais, indo desde o ferro fundido até o aço inoxidável. (Perry,

1980)

Com a hélice oca e tubos para circulação de fluidos quentes ou frios, o

transportador pode ser usado para aquecimento, resfriamento ou secagem.

Também se podem usar camisas apropriadas com os mesmos objetivos. Como

é relativamente fácil selar o transportador helicoidal e isolá-lo da atmosfera

ambiente, é possível operá-lo ao relento, sem proteção especial. Na verdade,

ele pode ser vedado de modo a operar na sua própria atmosfera, sob pressão

positiva ou negativa: o revestimento pode ser isolado para manter a

20

Page 21: Dispositivos Arrastadores e Elevadores

temperatura interna constante em regiões de temperatura ambiente alta ou

baixa. Uma outra vantagem está no fundo removível que pode ser adaptado ao

revestimento, o que facilita sobremaneira a limpeza para evitar contaminações,

quando diferentes substâncias passam pelo mesmo sistema. (Perry, 1980)

O transportador helicoidal também possui algumas outras vantagens, tais

como:

Transporte de um grande gama de produtos granulados.

Manutenção simples, reposição não dispendiosa.

Instalação versátil e econômica.

Baixo custo operacional.

Podem ser carregados e descarregados em diversos pontos.

Podem transportar em direções opostas a partir de um ponto de carga

central. (Carlos Becker)

A movimentação das partículas não é feita por arraste diretamente sobre

a calha, mas a uma altura onde a força exercida por atrito pela helicóide

contrabalança o peso das partículas. O atrito intergranular evita que as

partículas retornem ao nível mais baixo no interior da calha. O comprimento

máximo de uma secção é limitado pelo torque máximo disponível no eixo e

uniões. O torque pode ser calculado em função da potência e da rotação:

(GOMIDE ,1983)

2.2.1 Dimensionamento

Os problemas mais importantes de projeto são determinação do

tamanho e número de rotações da helicóide e o cálculo do consumo de

energia. Quatro procedimentos de cálculo serão apresentados. (GOMIDE ,1983)

2.2.1.1 Método 01

Um método importante de dimensionamento consiste em classificar

inicialmente o material numa das cinco classes descrita a seguir. A cada uma

corresponde a um fator F que servirá para calcular a potência consumida

(GOMIDE, 1983).

Classe a. Inclui materiais finos, leves, não abrasivos e de escoamento

fácil. A densidade está entre 0,5 e 0,6 toneladas por metro cúbico para estes

21

Page 22: Dispositivos Arrastadores e Elevadores

materiais, F=0,4. Exemplos: carvão moído, caroço de algodão, milho, trigo,

cevada, arroz, malte, cal em pó, farinha e linhaça.

Classe b. Materiais não abrasivos de densidade média, até 0,8 toneladas

por metro cúbico, em grãos pequenos misturados com finos. F=0,6. Exemplos:

alumen fino, pó de carvão, grafite em flocos, cal hidratada, café, cacau, soja,

milho em grãos, farelo e gelatina em grãos.

Classe c. Materiais semi-abrasivos em grãos pequenos misturados com

finos, densidade entre 0,6 e 1,12 toneladas por metro cúbico. F=1,0. Exemplos:

alúmem em pedras, bórax, carvão grosso, linhito, cinzas, sal grosso, barrilha,

lama sanitária, sabão em pó, cevada úmida, amido, açúcar refinado, cortiça

moída, leite em pó e polpa de celulose.

Classe d. Materiais semi-abrasivos ou abrasivos, finos, granulares, ou em

pedaços misturados com finos, densidade entre 0,8 e 1,6 toneladas por metro

cúbico. F=1 a 2, conforme indicado a seguir. Exemplos: bauxita (1,8), negro

fumo (1,6), cimento (1,4), giz (1,4), gesso (1,6), argila (2,0), fluorita (2,0), óxido

de chumbo (1,0), cal em pedra (1,3), calcário (1,6), fosfato ácido com 7% de

umidade (1,4), areia seca (2,0), xisto britado (1,8) e açúcar mascavo (1,8).

Classe e. Materiais abrasivos de escoamento difícil. Para fins de

dimensionamentos utiliza-se 50% da capacidade dada na Figura 15 limita-se a

velocidade a 40 rpm. Em outras palavras, entra-se na figura para materiais de

classe d com o dobro da capacidade do projeto. F conforme indicado: cinzas

(4), fuligem (3,5) quartzo em pó (2,5), areia e sílica (2,0). (GOMIDE, 1983).

Classificado o material, utiliza-se o gráfico correspondente das Figuras

12, 13, 14 e 15 e determina-se o diâmetro do helicóide em função da

capacidade volumétrica em metros cúbicos por hora e da rotação apropriada,

contudo sem ultrapassar o valor máximo recomendado em casa caso.

A capacidade do transportador diminui com a inclinação, conforme

indicado na Figura 16. Uma vez obtido dessa figura o fator de redução devido à

inclinação (p), deve-se entrar nas Figuras 12, 13, 14 e 15 com a capacidade

nominal (GOMIDE, 1983).

A potência consumida é calculada pelas seguintes expressões:

22

Page 23: Dispositivos Arrastadores e Elevadores

Ou

Figura 12. Carta para dimensionar transportadores helicoidaisFonte: GOMIDE, 1983

Figura 13. Carta para dimensionar transportadores helicoidaisFonte: GOMIDE, 1983

23

Page 24: Dispositivos Arrastadores e Elevadores

Figura 14. Carta para dimensionar transportadores helicoidaisFonte: GOMIDE, 1983

Figura 15. Carta para dimensionar transportadores helicoidaisFonte: GOMIDE, 1983

24

Page 25: Dispositivos Arrastadores e Elevadores

Figura 16. Fator de redução devido à inclinaçãoFonte: GOMIDE, 1983

Onde:

Q= capacidade volumétrica (m³/h)

C= capacidade (t/h)

ρ = densidade aparente do sólido (t/m³)

L= comprimento do transportador (m). Se for maior que 30 m, deve-se

acrescentar 10 a 15% ao resultado

H= elevação (m)

P= potência consumida (HP). Se o resultado for menor que 2 HP, deve-se

multiplicar por 2 e, se for inferior a 4HP, multiplica-se por 1,5.

Quando o carregamento for feito por gravidade, a partir de um silo,

acrescenta-se ½ a 1 HP ao valor obtido com as expressões acima.

2.2.1.2 Método 02

Um segundo método de dimensionamento define inicialmente a

velocidade econômica de transporte em função do diâmetro da helicóide.

Escolhido o diâmetro, fica definida a rotação econômica de acordo com a

Tabela 4.

Tabela 4. Rotação econômicaD(m) 0,10 0,15 0,20 0,25 0,30 0,35 0,40 0,45 0,50 0,60

N(rpm) 230 200 175 160 150 140 133 127 122 113

Fonte: GOMIDE, 1983

25

Page 26: Dispositivos Arrastadores e Elevadores

As rotações indicadas na Tabela 4 são bem maiores do que as

recomendadas pelas Figuras 12, 13, 14 e 15. Observa-se também que esta

correlação não leva em conta as características do material. O

dimensionamento deverá ser feito por tentativas até ser obtido da tabela o par

de valores que dê a capacidade desejada através da correlação empírica

seguinte:

C= capacidade (t/h)

D= diâmetro da helicóide (m)

ρ = densidade aparente (t/m³)

N= rotação (rpm)

A fim de evitar o cálculo por tentativas, pode-se utilizar a seguinte

expressão aproximada obtida com os dados da Tabela 4:

Combinando com a correlação da capacidade, tira-se diretamente o

diâmetro do transportador:

onde Q = capacidade volumétrica (m³/h) = C/ρ

2.2.1.3 Método 03

O terceiro método consiste em partir da rotação econômica em RPM

definida pela expressão seguinte, com D em m:

A capacidade é calculada pela mesma expressão apresentada no método

anterior:

Combinando as duas e lembrando que Q = C/ρ, tira-se o diâmetro:

(GOMIDE ,1983)

26

Page 27: Dispositivos Arrastadores e Elevadores

2.2.1.4 Método 04

A Tabela 5 apresenta os comprimentos padrões dos transportadores

helicoidais, capacidades e rotação máxima para três tipos diferentes de

materiais: leves e não-abrasivos, pesados não-abrasivos e materiais pesados

abrasivos (GOMIDE, 1983).

Tabela 5. Comprimentos padrões dos transportadores helicoidais, capacidades e rotação máxima para três tipos de diferentes materiais

D

Diâmetro

(m)

L

Compri-

mento

padrão

(m)

Materiais leves

não abrasivos

Materiais pesados

não abrasivos

Materiais pesados

abrasivos

C

(m³/h)

N

(rpm)

C

(m³/h)

N

(rpm)

C

(m³/h)

N

(rpm)

0,10 2,50 4,84 220 2,44 110 1,30 90

0,15 3,00 14,2 200 7,22 100 3,82 80

0,20 3,00 33,4 180 16,7 90 8,50 75

0,25 3,00 58,1 160 29,2 80 14,6 65

0,30 3,50 93,5 150 47,0 75 23,2 60

0,35 3,50 113 140 56,6 70 34,0 55

0,40 3,50 198 130 96,6 65 46,2 50

0,45 3,50 255 120 127 60 59,5 45

0,50 3,50 370 115 164 55 81,0 40

Fonte: GOMIDE, 1983

2.2.2 Cálculo da potência

O cálculo da potência necessária aos transportadores helicoidais está

bastante padronizado. Cada fabricante, no entanto, agrupou de uma forma

especial 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

deste tipo, seja utilizada a fórmula específica de cada equipamento especial.

(Perry, 1980)

27

Page 28: Dispositivos Arrastadores e Elevadores

A exigência em potência se desdobra 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. Esta ultima parcela,

por sua vez, é também função do atrito interno do material movimentado e do

atrito entre este e o metal do transportador. (Perry, 1980)

A correlação apresentada pela CEMA1 para efetuar o cálculo da potência

consumida suplantou as anteriormente utilizadas pelos fabricantes tradicionais.

A expressão proposta é a seguinte (GOMIDE, 1983).

Pv = potência consumida para movimentar o transportador vazio (HP)

Pm = potência necessária para mover o material (HP)

N = rendimento da transmissão empregada

Fs = fator de sobrecarga.

As parcelas Pv e Pm são calculadas como segue:

L = comprimento dos transportadores (m)

N = rotação (rpm)

D = diâmetro da helicóide (m)

Fd = fator que depende do diâmetro da helicóide:

Tabela 6. Relação entre diâmetro e fato que depende do diâmetro da helicóide

D(m) Fd

Até 0,30 3

0,30 a 0,40 5

0,40 a 0,60 8

Fonte: GOMIDE, 1983

1 Conveyors Equipment Mfgs. Ass, CEMA Book 350, “Screw Conveyor”, (1971)

28

Page 29: Dispositivos Arrastadores e Elevadores

Q = capacidade do transportador (m³/h)

ρ = densidade aparente do material (t/m³)

Fm = fator do material, exemplificado como segue:

Farinha de trigo = 0,5

Açúcar, carvão = 1,0

Areia seca = 2,0

Cinzas, bauxita = 3,0

Concentrado de cobre, fuligem = 4,0

Fh = fator de helicóide (relacionado com o passo) (1 a 2)

Fp = fator da pá (relacionado com a forma da helicóide) (1 a 3)

Estes dois fatores valem 1 para transportadores padrões. (GOMIDE ,1983)

Os custos para transportadores helicoidais podem ser verificados no Anexo I.

29

Page 30: Dispositivos Arrastadores e Elevadores

3. Dispositivos elevadores

Alguns transportadores das classes anteriores, entre os quais o de

correia, o helicoidal e o de calha, podem ser utilizados como dispositivos de

elevação desde que o desnível seja pequeno comparado com a distância

horizontal de transporte para grandes inclinações ou transporte na vertical, um

dispositivo elevador deverá ser empregado. São mais importantes os seguintes

elevadores: Helicoidais, de canecas, pneumáticos (GOMIDE, 1983).

3.1 Elevador helicoidal

São idênticos aos transportadores helicoidais já descritos, porém um

tubo cilíndrico vertical deverá ser utilizado em substituição à calha semi-circular

e, além disso, a folga entre a helicóide e o tubo deverá ser bastante limitada. A

helicóide precisa ser bem polida para diminuir o atrito. A elevação máxima com

elevadores helicoidais é de 12 metros (GOMIDE, 1983).

A capacidade pode ser calculada pelas correlações já apresentadas para

os transportadores helicoidais comuns. A potência pode ser calculada com boa

aproximação pela seguinte expressão (GOMIDE, 1983).

P = potência (HP), C = capacidade (t/h), H = elevação (m).

Se o transportador for inclinado, usa-se a expressão geral já apresentada:

(GOMIDE, 1983).

3.2 Elevador de canecas

Elevadores de caneca são as unidades mais simples e seguras para

efetuar deslocamentos verticais. Eles estão disponíveis em uma ampla gama

de capacidades e podem funcionar totalmente em aberto, ou ser totalmente

fechado. Há a tendência a uma elevada padronização das unidades; é

razoável, no entanto, utilizar equipamento especialmente projetado quando se

30

Page 31: Dispositivos Arrastadores e Elevadores

manipula material especial em grandes quantidades. 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. (PERRY, 1980)

Com os estudos efetuados sobre movimentação de granéis sólidos,

pode-se notar que, para transporte em elevação, tanto os transportadores de

correia quanto os transportadores helicoidais possuem limitações. Para os

transportadores de correia em transportes verticais é imprescindível a utilização

de correias aletadas e que os transportadores helicoidais não são adequados

para transportes pesados. Para vencer essas dificuldades utilizamos os

elevadores de canecas, de uma ou duas colunas, que conseguem efetuar

transportes verticais com eficiência e economia de custos e espaço físico. Os

elevadores de canecas constituem um meio econômico de transporte vertical

de material a granel, podendo ser inclinados de até 70°, havendo casos

especiais de equipamentos horizontais. (SACRAMENTO)

São fabricados em vários tipos, em função das características do

material a ser transportado. Podem ser do tipo centrífugo ou contínuo e com as

canecas fixas em correia ou em correntes. (SACRAMENTO)

Movimentam-se geralmente no interior de caixas de madeira ou de aço.

São utilizadas para a elevação de cereais, carvão, minérios e reagentes

químicos (Figura 17). A altura de elevação pode chegar a 100 m (GOMIDE,

1983).

Figura 17. Elevador de canecas

31

Page 32: Dispositivos Arrastadores e Elevadores

Este tipo de elevador tem a vantagem de economia de espaço e de

despesas operacionais na elevação de granéis, são flexíveis quanto ao layout

(móveis) e combinam movimento vertical e horizontal com bom rendimento.

Porém, há um alto custo de implantação, possui comprimento limitado, para

material corrosivo ou abrasivo, exigem revestimento especial das canecas e

deve-se ter cuidado com relação a sobrecargas nas canecas. (PROMAC

CORRENTES, 2010)

O emprego de correias para fixação de canecas acha-se limitado às

aplicações que requerem limpeza de operação, como no caso do transporte de

cereais. Em geral, todavia, as correntes apresentam vantagens pela maior

resistência, menor manutenção e custo inferior. Quando a corrente é central

(única), elos padrões com orelhas verticais são utilizados para a fixação das

canecas. Para serviço mais pesado, duas correntes com orelhas laterais

devem ser usadas, sendo o acionamento realizado por rodas dentadas que

podem ter diâmetros diferentes. Em qualquer caso, as canecas são repetidas

ou parafusadas com elos. A carga pode ser feita pela simples passagem de

canecas através do material no depósito inferior, ou através de um alimentador

colocado na base do elevador (GOMIDE, 1983).

A alimentação do material nas canecas pode ser por gravidade ou

alimentação direta e por captação ou dragagem.

Alimentação direta: A entrada de materiais no elevador de canecas é efetuada

diretamente sobre a caneca, provocando o seu enchimento;

Dragagem: As canecas do elevador de canecas precisam passar pelo fundo do

transportador para “carregar” o material que nele está depositado. Na

alimentação por captação ou dragagem, quanto menor for o espaçamento

entre as canecas, mais suavemente é feita a carga com menor esforço para a

correia. O fundo do poço do elevador deve ter uma curva de concordância com

o movimento das canecas, pois isso auxilia na alimentação, bem como na sua

própria limpeza. O pé do elevador, também chamado de poço do elevador,

deve ser mantido permanentemente limpo. O acúmulo de material no poço do

elevador, principalmente se o material for de natureza agregável, provocará

impactos contra as canecas e por conseguinte seu arrancamento ou ruptura da

correia. (SACRAMENTO)

32

Page 33: Dispositivos Arrastadores e Elevadores

Para evitar danos a correia e ao tambor, por materiais que possam vim a

cair entre esses no momento da alimentação; é utilizado pouco acima do

tambor de retorno um protetor em V invertido. (SACRAMENTO)

Para a descarga devemos levar em conta a relação entre a força peso

do conjunto caneca material-tambor e a força centrífuga, velocidade do

elevador de canecas e tipo de descarga:

Centrífugos: Elevador que utiliza a força centrífuga para efetuar a descarga do

material do interior de suas canecas. Precisa, portanto, operar com maiores

velocidades para que o material consiga ser “lançado” para as calhas de

descarga;

Gravidade: Elevador que utiliza o peso do material para realização da

descarga, este tipo de descarga possuem velocidade baixa;

Misto: O elevador utiliza a força centrifuga mas também suas canecas estão

montadas em seqüência, como nos de gravidade. (SACRAMENTO)

3.2.1 Tipos de elevadores de caneca

3.2.1.1. Elevadores de caçambas contínuas

Estes elevadores são usados, em geral, com materiais fragmentados ou

materiais difíceis de manipular nas unidades de descarga centrífuga. As cubas

estão muito próximas umas das outras, e o fundo de uma serve como calha de

descarga da que lhe sucede, quando circulam em torno da polia motriz. A

proximidade das caçambas reduz a velocidade com que o elevador pode ser

operado para manter um nível de capacidade comparável com o elevador a

caçambas espacejadas. A descarga relativamente suave impede perdas

excessivas e faz este tipo de elevador se tornar eficaz para lidar com materiais

finamente pulverizados ou farinhosos. (Figuras 18 e 19) (PERRY,1980).

33

Page 34: Dispositivos Arrastadores e Elevadores

Figura 18. Caçambas contínuas: a carga é feita quando as cubas passam pelo carregador, cujo bocal fica acima da polia

Fonte: Perry, 1980

Figura 19. Contínuo: as cubas correm numa calha sem fundo, com janela de limpezaFonte: Perry, 1980

3.2.1.2 Elevadores de caçambas contínuas com supercapacidade

Elevadores deste tipo são projetados para grandes elevações e

materiais em fragmentos também grandes. Podem movimentar grandes

massas e operam, em geral, inclinados para melhorar as condições de carga e

descarga. A velocidade de operação é baixa e as correntes que suportam as

cubas, devido a elevada carga, são guiadas não só na ida, mas também na

volta. (PERRY, 1980)

Os canecos do tipo contínuo são geralmente montadas de costas na

corrente ou correia, bem juntos. Em regra, fabricam-se de aço. O tipo 5 (vide

Figura 20) é padrão para os materiais usuais, já o tipo 6 tem um tipo de frente

baixa, permitindo uma melhor descarga de materiais difíceis. No tipo 7, as

canecas são utilizadas para aumentar a capacidade ou pedaços grandes,

enquanto o tipo 8 é utilizado nos elevadores inclinados, associados a moinhos.

As cubas (tipo 9) são projetados para capacidades extremamente altas e

geralmente são montadas lateralmente e articuladas. (PERRY, 1980)

34

Page 35: Dispositivos Arrastadores e Elevadores

Figura 20. Cubas de aço para os elevadores com as caçambas contínuasFonte: Perry, 1980

3.2.1.3 Elevadores com caneca espacejada e descarga centrífuga

Este tipo de elevador tem as canecas espaçadas, operam na vertical e

em velocidade maior que os contínuos. A descarga do material elevado é feita

pela ação da força centrifuga desenvolvida quando as canecas passam ao

redor do tambor de acionamento. É indicado para elevação de materiais de

livre vazão. (SACRAMENTO)

Estes elevadores são os mais comuns e constam na Figura 21. Eles

geralmente são equipados com canecos ou cubas do tipo (1) ou (2), como

mostrado na Figura 22. As cubas são montadas numa correia ou numa

corrente, espaçadamente, para que não haja impedimentos na carga e na

descarga. Este tipo de elevador pode operar com quase todo tipo de material

solto, em finos ou pequenos fragmentos ou partículas, como grãos, carvão,

areia, substâncias químicas secas. As caçambas são carregadas, em parte,

pelo material que corre diretamente para o seu interior, e em parte, pelo arraste

do material que fica no fundo do seu alimentador, conforme mostra a Figura 23.

(PERRY, 1980)

Quando o material é denso, é possível operar em velocidades elevadas;

material pulvurento ou farinhoso exigirá velocidade mais baixa, para que não

haja proteção dos pequeninos fragmentos. (PERRY, 1980)

35

Page 36: Dispositivos Arrastadores e Elevadores

Figura 21. Elevador de descarga centrifuga, com caçambas espacejadasFonte: Perry, 1980

Figura 22. Cubas de ferro para descarga centrífugaFonte: Perry, 1980

Figura 23. Caçambas espacejadas que recebem parte da carga diretamente e arrastam o restante da calha do fundo

Fonte: Perry, 1980

3.2.1.4. Caçambas espacejadas e descarga positiva

Podem ser vistos na Figura 24. Eles têm essencialmente a mesma

estrutura das unidades com descarga centrífuga. A diferença está na

montagem das cubas, em duas correntes, e na engrenagem inversora, que

força os canecos a inverter a posição e descarregar o material. Este tipo é

projetado especialmente para as substâncias que são muito pegajosas ou que

36

Page 37: Dispositivos Arrastadores e Elevadores

tendem a aglomerar-se. O impacto da corrente acoplando-se à engrenagem,

combinado a completa inversão das caçambas é, em geral, suficiente para

esvaziá-las. Em casos extremos, adaptam-se marteletes que atingem as

cubas durante a descarga e ajudam a liberar o material. Nestas unidades, a

velocidade é relativamente pequena. Os canecos devem ser maiores, ou

menos espaçados, para que sejam atingidos os níveis de capacidade do tipo

com descarga centrifuga. (PERRY, 1980)

Figura 24. Descarga positiva, com as caçambas espacejadasFonte: Perry, 1980

37

Page 38: Dispositivos Arrastadores e Elevadores

3.2.2. Componentes do elevador de canecas

Figura 25. Componentes de um elevador de canecasFonte: SACRAMENTO

1- Correia

2- Canecas

3- Tambor de acionamento

4- Tambor de retorno

5- Cabeça do elevador

6- Estrutura central

7- Pé do elevador

8- Janelas de inspeção

9- Unidade de acionamento

10- Esticador

11- Contra-recuo (freio)

12- Calha de descarga

13- Calha de alimentação

38

Page 39: Dispositivos Arrastadores e Elevadores

14- Porta de inspeção e limpeza

Tambor de acionamento: Também conhecido como tambor de cabeça, esta

localizado na parte superior do elevador. Este tambor deve ser ranhurado para

garantir um mais alto coeficiente de atrito com a correia, evitando assim o

deslizamento e o desgaste. Para evitar o deslizamento pode-se usar ainda

tambores com revestimento de borracha, quanto do transporte de materiais

muito fino (pó), que pelo confinamento dentro da estrutura do elevador de

canecas poderiam se acumular entre a correia e o tambor.

Tambor de retorno: O tambor de retorno ou do pé se localiza na parte inferior

do elevador de correia. Este tambor deve ser aletado a fim de evitar danos a

correia.

Cabeça do elevador: É a parte superior da estrutura do elevador, na qual é

posicionado o tambor de acionamento. Fazem parte também da cabeça do

elevador a unidade completa de acionamento, o contra recuo e calha de

descarga. A cabeça do elevador é também chamada de cabeça de

motorização.

Estrutura central: É a parte que interliga a cabeça e o pé do elevador. É

construída em chapa soldada ou madeira com reforço de cantoneiras, tipo

modular, e em lances de comprimento padronizados. A fixação entre os

módulos é feita por parafusos.

Pé do elevador: É a parte inferior do elevador na qual está posicionado o

tambor de retorno. Fazem parte também do pé do elevador a calha de

alimentação e o dispositivo esticador. Nesta parte do elevador existem portas

de inspeção e limpeza do poço.

Janelas de inspeção: Localizados em diversos pontos da estrutura do elevador,

tem por objetivo permitir o acesso local para inspeção e manutenção de certas

partes do equipamento.

Unidade de acionamento (Drive): Localizada na cabeça do elevador,

sustentada por uma plataforma; é constituída de motor com base e redutor de

velocidade. O redutor de velocidade pode ser ligado direto ao tambor de

acionamento ou através de luvas elásticas.

Esticador: Possui a função de manter as tensões ideais para a movimentação

dos materiais. Fica instalado geralmente no conjunto do pé e pode ser de duas

39

Page 40: Dispositivos Arrastadores e Elevadores

formas: por parafuso ou por gravidade. Seu funcionamento ocorre do mesmo

modo que nos transportadores de correia, sendo que no elevador de canecas

ele sempre vai atuar sobre o eixo do tambor tensor, deslocando sobre apoios

móveis instalados nas laterais da carcaça do transportador.

Contra recuo: Dispositivo de segurança ligado diretamente ao eixo do tambor

de acionamento, o contra recuo tem livre movimentação no sentido de

elevação. No caso de uma parada do elevador com as canecas carregadas, o

contra recuo trava-se evitando o retorno da correia e conseqüentemente

descarga do material no fundo do elevador.

Canecas: As canecas (caçambas) são fabricadas em chapas soldadas ou em

plástico reforçado e são projetadas de acordo com a operação do elevador de

canecas. Para os contínuos o dorso das canecas deve ser a própria calha de

descarga do transporte, o que não ocorre nos centrífugos.

3.2.3 Dimensionamento

Os problemas de projeto são: a fixação da velocidade de transporte, o

cálculo das medidas das canecas e a previsão da potência necessária:

3.2.3.1 Velocidade

A velocidade do transporte deve ser escolhida de acordo com as Tabelas

7 e 8.

Tabela 7. Materiais e suas velocidades

Material Velocidade (m/min)

Coque 30

Pedra partida 38

Carvão bruto 38

Cinzas 45

Cal e cimento 45

Minérios (média) 53

Pedra britada 53

Areia e pedregulho 53

Carvão fino 60

40

Page 41: Dispositivos Arrastadores e Elevadores

Tabela 8. Relações dos tipos de elevadores e velocidades de recomendação

Tipo de

elevador

Velocidade recomendada

(m/min)

Centrífugo 65 a 90

Contínuo 38 a 45

3.2.3.2 Dimensões

a) A capacidade pode ser relacionada com as demais variáveis pela seguinte

expressão empírica:

ou

C = Capacidade (t/h)

Q = Capacidade volumétrica (m³/h)

ℓ = Comprimento das canecas (cm) (Figura 14)

w = Largura das canecas (cm)

V = Velocidade (m/min)

ρ = densidade aparente (t/m³)

d = distância entre canecas (geralmente 30, 40, ou 45 cm) (GOMIDE,

1983).

Figura 26. Dimensões das canecasFonte: GOMIDE, 1983

41

Page 42: Dispositivos Arrastadores e Elevadores

Especificando C, ρ e V, as três medidas ℓ, w e d poderão ser calculadas a

partir desta expressão e mais duas relações geométricas entre elas. Por

exemplo, fazendo ℓ=d tira-se:

Para obter ℓ e d pode-se adotar uma outra relação geométrica

conveniente, como ℓ=2w.

b) Um método simples para fixar as medidas de um elevador de escoamento

contínuo consiste em utilizar a Figura 27, que corresponde a aproximadamente

80% da carga total. Com a capacidade C (t/h), a densidade ρ (t/m³) localizada

na parte inferior direita da Figura 27 e a velocidade V (m/min), determina-se

diretamente a secção transversal do duto de elevação do material. Pode-se

interpolar linearmente em qualquer das escalas. Por exemplo: 50 t/h com

densidade 1,12t/m³ transportado com uma velocidade de 15m/min. O duto

recomendado deverá ter secção transversal de 620 cm². (GOMIDE, 1983).

Para facilitar a determinação da secção transversal S do duto pode-se

usar também a seguinte expressão aproximada, válida para 80% de carga:

(cm²)

42

Page 43: Dispositivos Arrastadores e Elevadores

Figura 27. Carta para dimensionar elevadores de escoamento contínuoFonte: GOMIDE, 1983

3.2.4 Potência consumida

Uma vez que o elevador está em equilibro quando se encontra

descarregado, a potência consumida para acionar o dispositivo é a necessária

para elevar a carga e vencer o atrito entre as peças da máquina e a resistência

imposta pelo material no depósito da alimentação. A fórmula recomendada por

Perry adaptada para unidades métricas fornece diretamente a potência do

motor necessário (GOMIDE, 1983).

C = Capacidade (t/h)

H = Elevação medida na vertical (m)

P = Potência em (HP)

Uma correlação mais completa, aplicável também para transportadores

horizontais e inclinados, é apresentada na Figura 28. Fornece a potência do

motor necessário para transportadores de escoamento contínuo. (GOMIDE,

1983)

43

Page 44: Dispositivos Arrastadores e Elevadores

Figura 28. : Potência consumida pelos elevadores de canecasFonte: GOMIDE, 1983

O significado dos símbolos é o seguinte:

P= Potência do motor (HP)

C= Capacidade (t/h).

L= Distância horizontal de transporte (m).

K= Fator que leva em conta o tipo de material e que varia entre 1 e 2,5. É

fornecido pela Tabela (09).

Tabela 9. Valor do fator que leva em conta o tipo de material

K=1,0 Café moído, cacau em grãos, grafite, nozes, sabão em flocos, soja,

côco ralado.

K=1,2 Feijão, café em grãos, carvão em pedaços pequenos (até 10 mm),

farinha (até 1,5), soja (até 1,5), trigo, cavacos secos.

K=1,5 Talco, amido em pó, sal, cavacos úmidos.

44

Page 45: Dispositivos Arrastadores e Elevadores

K=2,0 Argila (até 2,5), cinzas, amido em grãos, açúcar cristal, barrilha,

açúcar pulverizado (até 2,5), óxido de zinco.

K=2,2 a

2,5

Alumen, bórax, cortiça em retalhos, cal, barrilha pesada, fumo,

calcário pulverizado.

Fonte: Gomide, 1983

3.3 Elevador espiral

Os elevadores espirais são baseados em uma tecnologia inovadora, que

oferece muitas características e benefícios. Eles necessitam de menos espaço

do que transportadores convencionais e são mais rápidos e confiáveis

comparados com outros elevadores. (RYSON; 2010)

Estes transportadores estão sendo utilizados cada vez mais em

pequenas e grandes empresas e em um amplo espectro de indústrias. As

espirais suportam eficazmente quaisquer cargas, incluindo sacos, latas,

garrafas e diferentes itens em qualquer recipiente.

São freqüentemente usados em linhas de embalagem, muitos dos quais

funcionam 24 horas por dia, sete dias por semana. Eles são ideais para

frigoríficos e congeladores e aplicações onde o espaço é limitado. Se destacam

também como elevadores contínuos entre os andares em sistemas de múltiplas

entradas. (RYSON; 2010)

Nestes equipamentos apenas uma unidade motora é necessária,

resultando em economia substancial de energia, controles e integração de

sistemas. Possuem fácil instalação, pois a maioria das espirais são enviadas

em uma única peça, pré-montados e pré-testados, reduzindo drasticamente o

tempo e o custo da instalação.

Os elevadores deste modelo são equipados com uma cadeia de

dispositivo automático de tensionamento e proteção interna contra sobrecarga.

É possível ainda personalizar com facilidade e alterar o campo para acomodar

as necessidades emergentes. Todas as espirais estão disponíveis em quatro

configurações básicas e acomoda exigências relativas à localização da entrada

e saída. Todas as configurações podem operar para cima ou para baixo em

uma rotação no sentido horário ou anti-horário.

45

Page 46: Dispositivos Arrastadores e Elevadores

Existem vários tipos de elevadores espirais, um deles é o elevador

espiral de fluxo de massa, que foi projetado para lidar com garrafas cheias e

vazias, latas, frascos e outros recipientes semelhantes. Os produtos podem ser

transportados para cima ou para baixo em um fluxo contínuo de massa. Eles

possuem um espaço limitado o que proporciona economia de espaço

considerável em comparação com métodos convencionais. (RYSON; 2010)

Figura 29. Elevador espiral de fluxo mássicoFonte: RYSON, 2010

Outro espiral que se destaca é o de múltiplas entradas que permitem

que as cargas entrem na espiral de várias elevações diferentes, funcionam

melhor quando as cargas são bastante uniformes em tamanho e peso. As

correias transportadoras são individualmente ajustáveis para coincidir com a

altura do espiral. O controle de tráfego é necessário para evitar a entrada de

cargas de diferentes níveis para evitar colisões. (RYSON; 2010)

46

Page 47: Dispositivos Arrastadores e Elevadores

Figura 30. Elevador espiral de múltiplas entradasFonte: RYSON, 2010

Há também o elevador espiral de duas faixas, no qual as faixas operam

de forma independente dentro de uma estrutura em espiral. Ambas as faixas

podem ir para cima ou para baixo, e opcionalmente pode ser reversível.

Apenas um motor de acionamento é necessário para cada faixa, resultando em

economias substanciais de energia, controles e integração de sistemas.

Figura 31. Elevador espiral de duas faixas

Fonte: Ryson, 2010

47

Page 48: Dispositivos Arrastadores e Elevadores

Quando há necessidade de transporte de materiais mais pesados é

recomendado utilizar o espiral de alta capacidade, que é capaz de elevar o

dobro da capacidade dos espirais regulares apresentados. A capacidade de

carga é de 75 lb/m para velocidades até 200 ft/mim. z

Figura 32. Elevador de Alta CapacidadeFonte: Ryson, 2010

48

Page 49: Dispositivos Arrastadores e Elevadores

4. Conclusão

O transporte de sólidos é de enorme importância na indústria. Deve-se

haver conhecimento no processo para que seja feita a escolha do transportador

mais adequado. Esse transporte pode ser feito por dispositivos arrastadores e

elevadores. Sendo os mais importantes, entre os dispositivos arrastadores, os

transportadores de calha e os helicoidais, e dentre os elevadores, os de caneca

e os helicoidais.

Os transportadores de calha são os dispositivos mais baratos utilizados

no transporte de sólidos, porém só podem ser usados para pequenas

distâncias. Os transportadores helicoidais além de sua função de transporte

podem ser usados para mistura e lavagem e sua alimentação e velocidade de

transporte são facilmente controladas.

Os elevadores helicoidais possuem elevação máxima de 12 metros. Os

elevadores de caneca tem eficiência muito alta e ocupam pouco espaço físico,

sendo muito utilizados.

Para a escolha de um equipamento de ser avaliado o custo-benefício.

Em alguns casos, a escolha fica limitada por causa do tipo de material, espaço

disponível ou o próprio custo. Não basta ter o equipamento certo, é preciso

utilizá-lo de forma racional e otimizada.

49

Page 50: Dispositivos Arrastadores e Elevadores

5. Referências bibliográficas

Fimel – Indústria de metalurgia e eletricidade. Disponível em:

http://www.fimel.pt/node/347. Acesso em: 19 de março de 2010

PROMAC Correntes e Equipamentos Ltda. Disponível em:

http://www.promaccorrentes.com.br/catalogo/Catalogo%20Promac%20.pdf.

Acesso em: 19 de março de 2010

PROMAC Correntes e Equipamentos Ltda. Disponível em:

http://www.promaccorrentes.com.br/eng/transp_elevador_caneca.asp. Acesso

em: 19 de Março de 2010.

SACRAMENTO, R. C. F. Transportadores Contínuos para Granéis Sólidos.

Disponível em: http://www.transportedegraneis.ufba.br/Apostila/CAP9_TH.pdf.

Acesso em: 15 de março de 2010.

GOMIDE, R, Operações Unitárias. Operações com Sistemas Sólidos

Granulares.Vol. 1 São Paulo, Edição do Autor, 1983.

PERRY, R. H. Manual da Engenharia Química. Editora Guanabara Dois.

5ª Edição – 1980.

Engegran – Indústria e montagem LTDA. Disponível em:

http://www.engegran.com.br/arquivos/PROGRAMA%20MAIS

%20ALIMENTO.pdf. Acesso em 5 de abril de 2010.

Ryson Internation, Inc. Disponível em: http://www.ryson.com/. Acesso em 10 de

Março de 2010.

Carlos Becker Metalúrgica Industrial Ltda. Disponível em:

http://www.carlosbecker.com.br/transportador_helicoidal.html. Acesso em 6 de

abril de 2010

50

Page 51: Dispositivos Arrastadores e Elevadores

ANEXO I

Tabela 10. Descrição do equipamento e seu respectivo valor

Descrição do equipamento Valor (R$)

TRANSPORTADOR HELICOIDAL TUBULAR 05T/H, Comprimento: 8,0m. 3.150,00

TRANSPORTADOR HELICOIDAL TUBULAR 10T/H, Comprimento: 4,0m 1.935,00

TRANSPORTADOR HELICOIDAL TUBULAR 10T/H, Comprimento: 8,0m. 3.520,00

TRANSPORTADOR HELICOIDAL 20T/H, Comprimento: 4,0m. 2.157,00

TRANSPORTADOR HELICOIDAL 20T/H, Comprimento: 8,0m. 3.790,00

TRANSPORTADOR HELICOIDAL 30T/H, Comprimento: 4,0m. 2.229,00

TRANSPORTADOR HELICOIDAL 30T/H, Comprimento: 8,0m. 4.245,00

TRANSPORTADOR HELICOIDAL 40T/H, Comprimento: 4,0m. 3.320,00

TRANSPORTADOR HELICOIDAL 40T/H, Comprimento: 8,0m. 4.872,00

TRANSPORTADOR HELICOIDAL 40T/H, Comprimento: 12,0m. 6.873,00

Fonte: Engegran – Indústria e montagens LTDA

Estão incluídos nos valores discriminados para os equipamentos abaixo

os seguintes itens:

1- Serviços técnicos de Projeto, Locação e Dimensionamento Arquitetônico dos

Equipamentos;

2 - Equipamentos que possuem acionamentos por Motor Elétrico estão

projetados para Motores Trifásicos, Bifásicos e Monofásicos sem alterações

nos valores;

3 - Equipamentos: São fabricados em chapa galvanizada com espessuras

dimensionadas conforme projeto técnico de Engenharia entre 0,80mm (22) a

2,70mm (12);

Não estão incluídos nos valores discriminados para os equipamentos

abaixo os seguintes itens:

1- A Montagem dos Equipamentos (Valor estimado 10% sobre o valor do

produtos;)

2 - A Base Civil dos Equipamentos;

3 - Instalação Elétrica dos Equipamentos;

51