UNIJUÍ - UNIVERSIDADE REGIONAL DO NOROESTE DO ESTADO DO RIO

GRANDE DO SUL

DCEENG – DEPARTAMENTO DE CIÊNCIAS EXATAS E ENGENHARIAS

CARREGADOR DE GRÃOS EM CONTAINER

LENIOR DAL CORTIVO

ALVARO R. SPERANDIO

JONATAN SCHUMANN

Relatório do Projeto Conceitual de um Carregador de Grãos em

Container

CURSO DE ENGENHARIA MECÂNICA

DISCIPLINA DE MÁQUINAS E EQUIPAMENTOS PARA AGRICULTURA

Prof. A.C. OLAVO

Panambi, Junho de 2012

2

BIOGRAFIA DO AUTOR

Lenior Dal Cortivo nascido em 1989 no município de Rodeio Bonito do estado do Rio

Grande do Sul. Completou sua formação de Segundo Grau em 2006 na Escola Técnica

Estadual 25 de Julho no município de Ijuí/RS. Realizou estágio no setor de corte térmico da

empresa Kepler Weber S/A no período de 2007 a 2008. Atualmente exerce a função de

Projetista na empresa Kepler Weber S/A, onde trabalha desde 2007. Tem grande interesse na

área petrolífera, onde pretende se especializar no futuro.

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SUMÁRIO

LISTA DE FIGURAS.................................................................................................................4

LISTA DE TABELAS................................................................................................................5

SÍMBOLOGIA...........................................................................................................................6

RESUMO....................................................................................................................................7

1 INTRODUÇÃO.................................................................................................................8

1.1 Generalidades...............................................................................................................8

1.2 Estado da arte das soluções existentes..........................................................................9

1.3 Objetivos e metas........................................................................................................11

2 ANÁLISE DAS NECESSIDADES DE PROJETO........................................................12

2.1 Introdução...................................................................................................................12

2.2 Descrição dos parâmetros agronômicos.....................................................................12

2.3 Tipos de Container......................................................................................................14

2.4 Descrição dos parâmetros mecânicos.........................................................................15

2.5 Descrição dos parâmetros econômicos.......................................................................16

2.6 Discussão....................................................................................................................18

3 FUNÇÕES DO EQUIPAMENTO AGRÍCOLA.............................................................19

3.1 Introdução...................................................................................................................19

3.2 Avaliação das concepções..........................................................................................20

3.3 Maquete proposta para o projeto................................................................................22

3.4 Discussão....................................................................................................................22

4 CONCLUSÕES...............................................................................................................24

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS......................................................................................25

4

LISTA DE FIGURAS

Figura 1 – Método de Carregamento Vertical 90° 9

Figura 2 – Vazamento de Produto devido a danos no recipiente 10

Figura 3 – Sistema de carregamento através de esteiras transportadoras 10

Figura 4 – Complemento da carga através de sugadores 11

Figura 5 – Gráfico de produção, consumo e exportação de milho 13

Figura 6 – Container tipo Dry Box 14

Figura 7 – Modelo de sensor ultrasônico 16

Figura 8 – Gráfico da Produção mundial de Soja (Fonte USDA 2009) 17

Figura 9 – Gráfico da Exportação mundial de Soja (Fonte USDA 2009) 17

Figura 10 – Container carregado com Soja 19

Figura 11 – Concepção do Equipamento 20

Figura 12 – Perspectiva do Equipamento 21

Figura 13 – Concepção do recipiente de recebimento de produto 22

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LISTA DE TABELAS

Tabela 1 – Movimentação de Granéis Sólidos nos Principais Portos Brasileiros 8

Tabela 2 – Participação do Brasil no cenário mundial de produção de Alimentos 13

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SÍMBOLOGIA

A Área da seção transversal do tanque [m2]

L Comprimento do tanque [m]

C Custo do tanque [R$]

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RESUMO

Alguns países não possuem geografia propícia para cultivação de grãos, necessitando de

importação de produtos agrícolas. Tendo em vista este aumento de exportação de grãos do

Brasil, viu-se a necessidade de um sistema de carregamento de grãos em container mais

eficiente, rápido e seguro. Vamos analisar qual é este volume de transporte e sugerir um

conceito novo para carregamento de container.

Os pequenos e médios produtores de grãos atualmente não possuem muitas opções para

comercializar sua produção, sendo muitas vezes desvalorizados por isso. Com as exportações

aumentando cada vez mais, pode ser uma alternativa viável e rentável para os mesmos, porém

atualmente muitos não possuem um sistema adequado para tal operação, impossibilitando a

comercialização através deste meio.

Nosso projeto visa um investimento baixo com uma eficiência e segurança elevada para

as classes médias e baixas de produtores de grãos, possibilitando então este modelo de

negócio.

8

1 INTRODUÇÃO

1.1 Generalidades

Este trabalho trata do problema de carregamento de granéis sólidos em container, visto

que atualmente a alta necessidade de exportação e transporte em um espaço de tempo cada

vez menor vem aumentando cada dia, e a utilização de container para este transporte está se

provando ser um meio rápido e eficaz. De acordo com pesquisas podemos verificar que

atualmente não temos disponível no mercado um sistema simples e barato para carregamento

de container, impedindo muitas vezes, pequenos produtores de pode exportar seu produto e

comercializá-lo com um valor mais rentável, conforme a sua produtividade. Um dos fatores

mais importantes para este equipamento é a segurança que o mesmo deve oferecer ao usuário,

pois todos os riscos de transportes e precauções necessárias para que o mesmo seja

transportado de forma segura, pois no caso de algum sinistro o embalador será inteiramente

responsabilizado, podendo ser multado pela empresa de transporte.

Na tabela abaixo podemos verificar o volume de grãos transportados em dez dos portos

mais movimentados do ano de 2010.

Tabela 1 – Movimentação de Granéis Sólidos nos Principais Portos Brasileiros

Analisando estes dados podemos verificar que com soluções simples temos condições

de apresentar uma idéia eficiente e segura para este problema.

9

1.2 Estado da arte das soluções existentes

Atualmente um dos métodos mais utilizados para este problema é o carregamento

vertical (Figura 1), o qual consiste em uma plataforma onde é fixado o container e elevada

90° para ser efetuado o carregamento. Este sistema necessita de um alto custo de

investimento, não somente no equipamento elevador em si mas em todo o complexo da obra

deve estar preparado para que a canalização de transporte esteja a uma altura suficiente para

ser efetuada a carga. Outro problema nesta situação é a carga concentrada sobre a parede

frontal do container, a qual normalmente não está dimensionada para tal força, podendo

ocorrer danos no recipiente e com isso acidentes de transporte (Figura 2). Também é possível

encontrar métodos de carregamentos em 45° e horizontalmente. Soluções de carregamento

em 45° não são bem vistas pelos usuários, visto que tem o maior risco de danos ao recipiente.

O método de carregamento horizontal ainda é deficiente em quesitos de enchimento do

container e segurança do usuário da máquina, porém é o mais recomendado pois não danifica

o recipiente, garantindo a segurança de transporte do produto.

Figura 1 – Método de Carregamento Vertical 90°

10

Figura 2 – Vazamento de Produto devido a danos no recipiente

Também é conhecido um método de carregamento de container que trabalha com

esteiras transportadoras. O grão é colocado em cima da esteira e descarregado diretamente

dentro do container, porém devido a baixa eficiência do sistema é necessário a utilização de

sugadores para poder completar a carga. Com isso é necessário a utilização de

aproximadamente 40 profissionais, acarretando em muita mão de obra e alto custo de

implantação. Abaixo podemos visualizar como este processo é realizado.

Figura 3 – Sistema de carregamento através de esteiras transportadoras

11

Figura 4 – Complemento da carga através de sugadores

Através das imagens podemos verificar que a segurança dos operadores é muito baixa,

podendo ocorrer vários acidentes graves. Este é um fator essencial e que deve ser revisto em

locais onde se utilizam estas técnicas.

1.3 Objetivos e metas

O objetivo deste trabalho é apresentar uma solução nova para carregamento de contêiner

de forma simples, econômica e segura para os operadores, estando disponível para diversas

classes de produtores, proporcionando-lhes mais opções de negociação do seu produto. Temos

como meta aumentar qualitativamente a segurança dos sistemas propostos atualmente.

12

2 ANÁLISE DAS NECESSIDADES DE PROJETO

2.1 Introdução

Segundo a Aduaneiras, empresa especializada em comércio exterior, nos dias de hoje,

mais de 90% da carga internacional é transportada e negociada através de portos marítimos, e

grande parte dessa quantidade se movimenta através de contêineres. Dessa forma, é

necessário para o crescimento de um país e para a prosperidade das empresas e da economia

em geral, melhorias na eficiência dos portos, em relação as cargas gerais e principalmente em

relação as cargas transportadas em contêineres, pois sua forma de carregamento tem impacto

direto em acidentes em locais de movimentação de contêineres.

Como se sabe, O Brasil está entre os maiores exportadores de Commodities do mundo.

A partir de tal afirmação, pode-se presumir a importância vital da infra estrutura portuária

para o crescimento econômico e para o posicionamento do Brasil como potência mundial. É

nessa visão que pretendemos usar nossos conhecimentos de engenharia para trazer benefícios

e soluções viáveis aos produtores brasileiros, contribuindo para o progresso e fortalecimento

da economia local, bem como pesquisa e desenvolvimento de novas tecnologias.

2.2 Descrição dos parâmetros agronômicos

Temos como premissa básica um projeto para transporte de granéis sólidos, dentre eles

os principais se encaixam como soja, milho e trigo. Segundo uma pesquisa realizada pelo

Ministério da Agricultura, Pecuária e Abastecimento as projeções de produção de granéis

sólidos no Brasil são relativamente boas, visto que a tendência é aumentar cada vez mais.

Atualmente é exportado cerca de 9.139 mil toneladas de milho, e segundo a pesquisa é

projetado para o ano de 2020/2021 uma exportação estimada em 14.299 mil toneladas,

aumento entorno de 56 a 57%. A produção de milho para este mesmo período é estimada em

um aumento de apenas 24%. Abaixo podemos verificar estes dados.

13

Figura 5 – Gráfico de produção, consumo e exportação de milho

Com isso podemos perceber que o aumento de exportações será maior que o aumento de

produtividade local, sendo viável um sistema de carregamento eficaz e ágil para atender esta

demanda.

Na tabela abaixo podemos verificar a participação do Brasil no cenário mundial de

produção de alimentos, na situação atual e com uma projeção para um futuro próximo.

Tabela 2 – Participação do Brasil no cenário mundial de produção de Alimentos

14

2.3 Tipos de Container

É importante salientar que existem uma gama variada de containers disponíveis no

mercado, tendo aplicações para diversos tipos e produtos, sendo assim, como nosso trabalho

tem por objetivo apenas o carregamento de grãos em container vamos demonstrar o mais

utilizado para esta função, com características técnicas e capacidades do mesmo.

O Dry Box é o container mais usado e o primeiro a ser criado. É totalmente fechado

com portas somente nos fundos e é adequado para transportar cargas secas, como roupas,

móveis, calçados etc. (Figura 3). Com uma adaptação na sua abertura, está sendo utilizado

este modelo de container para o carregamento de produtos agrícolas, como soja milho e

feijão.

Figura 6 – Container tipo Dry Box

Suas principais dimensões e capacidades estão descritas abaixo

Dimensões Externas:

o Comprimento: 6058mm até 12192mm

o Largura: 2438mm

o Altura: 2591mm

Dimensões Internas:

o Comprimento: 5906mm até 12044mm

o Largura: 2340mm

o Altura: 2388mm

15

Tem capacidade volumétrica de 33,2m³ até 67,6m³ e peso máximo de 2.400kg até

3.550kg, e consegue transportar cargas entre 21.920 e 26.930kg.

Este tipo de container não é o mais utilizado para transporte de produtos agrícolas

atuais, porém devido ao tempo elevado de carregamento e a baixa segurança nestas operações,

nos levaram a procurar novas soluções em diferentes tipos de container.

2.4 Descrição dos parâmetros mecânicos

O projeto consiste basicamente em 3 equipamentos trabalhando simultaneamente,

sendo eles: tulha metálica recebimento, rosca transportadora e motores de movimentação da

Trua. Cada equipamento possui as características técnicas adequada para a situação de

projeto. A tulha metálica tem capacidade para armazenar 50ton de produto soja com peso

específico entre 0,72 a 0,75ton/m³. É constituída de chapas metálicas de espessura 2,30mm

galvanizadas, aumentando sua vida útil e proporcionando um aspecto visual interessante.

Possui três bocais de saída para proporcionar maior vazão de produto. Dois sensores de nível

tipo membrana estão instalados na tulha para que possa ter um controle da quantidade de

produto. A capacidade de armazenamento é relativamente baixa, visto que este projeto não

tem por objetivo que o grão permaneça na tulha e sim sirva somente como um recipiente de

transferência de produto para os transportadores helicoidais.

Os transportadores helicoidais projetados possuem capacidade de transporte de 75ton/h

cada um, com potência instalada de 5,5cv com o comprimento podendo alternar entre 10 a

11,5m, sendo este um opcional para o cliente. É fabricado de chapas galvanizadas com

espessura variando entre 1,55mm a 2,30mm, dependendo da peça do equipamento.Trabalha a

uma rotação de 105rpm para minimizar os danos ao produto. Sensores ultrasônicos (Figura 3)

estão instalados no final do transportador e são capazes de medir o nível de produto no

container para que não ocorra o transbordamento de produto. Possui pontos de carga móveis,

permitindo o seu deslocamento horizontal em 5m do seu comprimento.

16

Figura 7 – Modelo de sensor ultrasônico

Para a movimentação horizontal do equipamento foram selecionados motores de alto

rendimento de 1,5cv instalados com inversores de freqüência permitindo a parada do

equipamento em diversos pontos.

Todos estes equipamentos são sustentados por uma estrutura metálica simples e

resistente, seguindo as normativas de seguranças mais rígidas para esta instalação. É capaz de

suportar sobrecargas de até 2,5 vezes sobre o seu dimensionamento. Consegue suportar ventos

de até 135km/h devido ao seu material construtivo ser altamente resistente. Para o acesso ao

painel de controle e manutenção dos equipamentos a estrutura é provida de escadas de acesso

com 45° de inclinação e corrimãos, para proporcionar maior conforto e segurança.

2.5 Descrição dos parâmetros econômicos.

Para um consumidor poder contar com este equipamento ele terá que desembolsar

aproximadamente R$ 75.000,00, um valor relativamente baixo quando comparado ao sistema

de armazenagem e expedição tradicionais para transportes rodoviários e ferroviários. Neste

valor não está incluso o frete e start-up do equipamento em obra, isso é válido para posto

fábrica em Panambi – RS.

17

O equipamento é de fácil operação, sendo controlado por um painel de controle de

funções simples e eficazes, permitido que apenas 1 trabalhador consiga realizar todas as

tarefas, reduzindo o custo operacional.

Um fator importante que devemos notar é a participação da produção e exportação de

soja do Brasil no cenário mundial. Podemos notar abaixo (Figura 3) que até o final de 2010 o

Brasil possui 28% da produção total mundial, ficando atrás apenas dos EUA. A Argentina,

nossa vizinha e parceira do MERCOSUL, também está bem posicionada no cenário mundial

com 21% do total.

Figura 8 – Gráfico da Produção mundial de Soja (Fonte USDA 2009)

Tratando-se de exportações (Figura 4) o Brasil passa a figurar como um líder sendo

responsável por 37% das exportações mundiais, acompanhado dos EUA com 37%, seguidos

pela Argentina com 16%. Podemos analisar então que Brasil e Argentina juntos somam 56%

das exportações mundiais, com isso o mercad o para implantação do nosso projeto é

amplo.

Figura 9 – Gráfico da Exportação mundial de Soja (Fonte USDA 2009)

18

De acordo com a CONAB (2009) o Brasil conta com uma infra-estrutura de

aproximadamente de 13,7mil unidades armazenadoras, com capacidade de estocar até 93,8

milhões de toneladas de grãos, sendo um ponto positivo para nosso projeto.

2.6 Discussão

Com a crescente modernização de pequenas unidades armazenadoras e o aumento das

exportações, verificamos que os produtores brasileiros não estão preparados para este

aumento, dependendo exclusivamente de cooperativas para comercializar o seu produto. A

partir dos dados obtidos analisamos que a América do Sul possui o maior potencial de

exportação de produtos agrícolas do mundo, o que nos motivou para a realização deste

projeto, por tratar-se de fácil comercialização e implantação da nossa idéia não somente no

mercado brasileiro, principal alvo, mas também nos mercados da América do Sul, como os

países do MERCOSUL, onde possuímos boas negociações.

É importante salientar que este é um projeto conceito, onde futuramente pode ser

melhorado e simplificado.

19

3 FUNÇÕES DO EQUIPAMENTO AGRÍCOLA

3.1 Introdução

Nosso objetivo é carregar container com granéis sólidos, principalmente soja, através de

um recipiente (tulha) um distribuidor e três roscas helicoidais de passo contínuo e rotação

variável, com o seu comprimento podendo ser ajustado de acordo com o tamanho do

container.

Antes de iniciar o processo é recomendado realizar um check-up no equipamento para

evitar paradas não programadas, impossibilitando a carga e conseqüentemente atrasando a

expedição do produto.

O primeiro passo é saber qual a capacidade e qual a velocidade em que o

cliente/produtor necessita carregar o container, pois como nosso equipamento é provido de

um inversor de freqüência que permite a alteração do fluxo de descarga, este tempo pode

variar bem como a quantidade de container carregados por dia. Feito isso o operador necessita

regular no painel de controle qual a rotação específica as roscas helicoidais devem trabalhar,

para que a capacidade desejada seja atendida.

Figura 10 – Container carregado com Soja

Após os parâmetros de trabalho estarem regulados é então definido qual o tamanho do

container para que se possa regular o comprimento do transportador.

20

O motivo do transportador ser regulável no seu sentido horizontal é para que o

caminhão não necessite estar ligado e em movimento na hora da carga, podendo acarretar em

acidentes. Além deste motivo o sistema de movimentação horizontal da rosca helicoidal estar

presente em nosso conceito é que se consiga efetuar um enchimento mais eficaz de produto no

container.

Na figura abaixo podemos verificar a concepção do equipamento:

Figura 11 – Concepção do Equipamento

Durante o funcionamento do equipamento os sensores instalados nas extremidades das

roscas helicoidais permitem um controle preciso do volume de produto inserido no container.

Antes que o enchimento completo do container se efetue os dados obtidos dos sensores

permitem que o fluxo de grãos seja interrompido com segurança para a troca do container.

3.2 Avaliação das concepções

Como podemos verificar o carregamento de granéis sólidos tem grande importância em

nosso cotidiano. Um dos principais objetivos deste projeto é assegurar a segurança e

facilidade de utilização por parte do operador, visto que hoje em dia a segurança vem sendo

um dos itens mais importantes na hora de definir a compra de um produto. No mercado atual,

com poucas opções para efetuar este processo, esta questão pode ser um diferencial na hora da

compra ou instalação do sistema em uma unidade.

Escadas com inclinação em 45°, guarda corpos e corrimões bem sinalizados dão sinais

de segurança para o operador. Proteções nas partes móveis evitam que componentes

mecânicos em operação entrem em contato com pessoas, evitando acidentes.

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Figura 12 – Perspectiva do Equipamento

O uso de roscas transportadoras também é um diferencial, visto que são completamente

fechadas, não permitindo o contato humano com o helicóide. O acionamento é provido de

acoplamento elástico, permitindo a realização de manutenção no equipamento com facilidade,

além de proporcionar uma segurança mecânica elevada.

Para o sistema de recebimento de produto, avaliamos que seria melhor a construção de

um recipiente na forma retangular, para evitar o excesso de interligações e aumentar a

capacidade. Na figura abaixo, podemos perceber que a concepção nova de um funil de

descarga também é aplicada, para aumentar o volume e diminuir as tensões pontuais no centro

do funil. O ângulo de projeto é de 60° para permitir um bom escoamento de diversos tipos de

produto.

22

Figura 13 – Concepção do recipiente de recebimento de produto

Ao nosso ver, esta concepção torna-se eficiente para quem deseja e busca segurança em

sua unidade armazenadora.

3.3 Maquete proposta para o projeto

Para demonstrar e avaliar o projeto, tivemos como um desafio construir uma maquete,

a qual nos proporcionou uma melhor visualização física do conceito. Utilizamos materiais

recicláveis para contribuir com o meio ambiente.

3.4 Discussão

Quando discutimos em qual área iríamos desenvolver uma melhoria ou conceito novo,

pensamos que antes de verificar um equipamento era necessário saber as principais

necessidades encontradas pelo mercado. Atualmente com grandes empresas especializadas na

área de transportes e armazenagem de grãos, é difícil não termos equipamentos no mercado

que atendam as mais diversas situações. Porém não olhamos apenas para a armazenagem ou

transporte em si, e sim opções de mercado para os produtores e como fazer para poderem

participar desta fatia da produção sem necessitar de apoios de cooperativas, que muitas vezes

escolhe e faz o preço.

23

Através destas necessidades, verificamos a necessidade dos produtores em terem um

sistema carregamento de container para ampliar sua capacidade de negócios. A partir disto,

entrou-se em discussão como seria feito tal processo e com quais equipamentos iríamos

produzir o projeto. Verificamos então que com pequenas modificações em equipamentos

existentes em mercado, era possível realizar um projeto novo, um conceito novo em

carregamento de container.

Com o projeto definido, passamos a determinar quais as capacidades e valores que

teríamos que trabalhar. Depois de algumas trocas de idéias verificamos que a capacidade de

carga seria compatível com 150ton/h, produzindo um tempo de carregamento rápido e sem

danificar o grão.

24

4 CONCLUSÕES

A possibilidade de inovar e encontrar soluções é o que nos move para que possamos

evoluir e aprender cada vez mais, com esta idéia criamos um projeto simples, porém de muito

aprendizado em cada etapa, seja na parte de pesquisa, em projeto ou até de construção de um

protótipo. Este trabalho nos permitiu adquirir novas idéias não somente acadêmicas, mas

também de mercado, onde não é avaliado apenas o funcionamento ou a beleza e sim a sua

utilização em campo.

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REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

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em: 11 de junho de 2012. Disponível em: http://www.novomilenio.inf.br/porto/contei24.htm

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de junho de 2012. Disponível em: http://pt.wikipedia.org/wiki/Container_(transporte)

Aduaneiras [homepage na internet]. Roteiro Básico de Transportes e Unitização

Internacionais de Carga. Acesso em: 14 de julho de 2012. Disponível em:

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NOGUEIRA JUNIOR, S.; TSUNECHIRO, A. Produção Agrícola e Infra-Estrutura de

Armazenagem no Brasil. Informações Econômicas, SP, V.35, n.2, Fev.2005.

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de junho de 2012. Disponível em: http://www.kepler.com.br

SAL – Shipping Australia Limited. Information for Shipping Companies and Packers of

Containers. Janeiro de 2010.

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