UNIVERSIDADE FEDERAL DE SANTA MARIA – UFSM

MÁQUINAS DE ELEVAÇÃO E TRANSPORTE – ENGENHARIA MECÂNICA

PROJETO DE UMA UNIDADE ARMAZENADORA

Prof. Miguel Neves Camargo

Nomes: Douglas Bamberg, Fernando Landerdahl, Gustavo Santolim, Jéferson Silva, Ramon Loro.

Sumário

Introdução....................................................................................................................................3

Dimensionamento da moega.......................................................................................................4

Máquina de limpeza.....................................................................................................................4

Secador........................................................................................................................................6

Silo pulmão..................................................................................................................................7

Transportador helicoidal..............................................................................................................7

Correia transportadora................................................................................................................8

Dimensionamento dos elevadores de canecas............................................................................9

Etapas de dimensionamento......................................................................................................10

Dimensões das canecas (mm)....................................................................................................12

Dimensionamento Silo...............................................................................................................15

Conclusão...................................................................................................................................17

Introdução

Em países desenvolvidos como França e Estados Unidos a armazenagem de

grãos na própria fazenda é uma prática comum, porém no Brasil vivemos uma

realidade diferente que poucos produtores rurais têm unidades armazenadoras de

grãos em suas propriedades, contribuem para esta estatística o fator econômico, a

pouca difusão da tecnologia gerada e falta de planejamento da estrutura

armazenadora. O armazenamento na fazenda é de grande importância tanto para

complementar as estruturas armazenadoras urbanas quanto para minimizar as perdas

em que estão sujeitos os produtos colhidos.

No brasil, as propriedades agrícolas apresentam várias diferenças entre si, seja

na área, na produtividade, desenvolvimento tecnológico, diversidade de produtos e

quantidade destes que é armazenado na fazenda. Estas variedades mostram a

necessidade de estudos para se definir o tipo de unidade armazenadora adequada às

diferentes características para cada produtor. Uma unidade armazenadora projetada e

bem localizada constitui em uma solução para tornar o sistema produtivo mais

econômico.

Dimensionamento da moega

O volume da moega deve ser referente à capacidade diária de recebimento, ou

seja, sendo 800 toneladas de soja a capacidade diária, o volume mínimo da moega

deve ser igual ou maior que 1066,67 m³.

A fim de reduzir o número de elementos da instalação, optou-se por uma

moega do tipo piramidal, eliminando a necessidade de uma esteira transportadora sob

a moega.

Tomando como base a dimensão padrão de caminhões/carretas, definiram-se

as dimensões. Obtendo-se uma largura de 10 metros, uma profundidade de 11 metros

e um comprimento de 22 metros. Resultando em um volume de 1210 m³.

Máquina de limpeza

O produto que virá a ser armazenado é a soja, que possui 0,75 ton/m³ e uma

umidade arbitrada em 18%. Para tanto selecionou-se uma máquina de pré-limpeza

com caixa de peneiras abertas, modelo ML60, fabricante Kepler Weber. Na figura a

seguir está representada a máquina utilizada.

Tabela com capacidades e potências:

Modelo

Capacidade t/h (0,75

m³/h)Área

peneiras

(m²)

Vazão

câmara

de ar

(m³/h)

Potência (CV)

Pré- limpeza Limpeza Caixa de

PeneirasVentilador

ML60 60 47,5 18,8 1050050 Hz 60 Hz 50 Hz 60 Hz

5,5 5,0 5,5 6,0

Tabela de dimensões:

Modelo A B C D E F G H

ML60 4745 2550 800 730 3805 2764 290 1900

Secador

Foi selecionado um secador Kepler Weber de médio porte de torre de cavaletes

com recirculação e padronizado com 16228 mm de altura e 4960 mm de

comprimento. Este secador possui torre de secagem com resfriamento, o que

possibilita imediata armazenagem. O ar de saída do resfriamento é reaproveitado na

câmara de secagem, o que representa em uma economia de energia.

Modelo

Capacidade

de secagem

de 18% para

13% (t/h)

Capacidade

Estática (m³)

Vazão

de ar

(m³/h)

Potência

do

Ventilador

(CV)

Energia

necessária

(kcal/h)

Consumo de

combustível (kg/h)

Soja Milho LenhaGás

natural

Gás

GLP

KW 40

ADS40 30 89 96000 2x15 1780000 636 180 141

Silo pulmão

Para o dimensionamento do silo pulmão partiu-se do critério que, como o

recebimento consiste em 800 toneladas/dia, sendo 10 horas/dia, o fluxo de

recebimento ficará em 80 toneladas/hora, e um fluxo de secagem de 40

toneladas/hora, o que fornece um total de 400 toneladas/dia de secagem. Como a

capacidade total de recebimento por dia é de 800 toneladas, desconta-se desse valor a

capacidade de secagem que é de 400 toneladas/dia, obtendo um montante de 400

toneladas, sendo que isso representa a capacidade total do silo pulmão. Esta

capacidade do silo pulmão represnta, em volume, um total de 533 m3 para o produto

em questão, a soja. A partir disso, calculou-se o volume real do silo pulmão. Optou-se

em construir um silo pulmão de formato cilindrico, e o mesmo apresenta as seguintes

medidas:

Diâmetro: 8 metros;

Altura: 10,7 metros.

Transportador helicoidal

Admitindo que seja necessário o fluxo de 40 ton/h, a escolha do transportador

helicoidal e feite de modo à atender essa capacidade de transporte. Para isso, utilizou-

se de transportadores helicoidais Kepler Weber, devido ao fato de esse tipo de

transportadores apresentar um sistema prático e econômico para curtas distâncias.

O modelo escolhido é o TRUA 250, sendo que o mesmo possui calha de

transporte em formato “U”. Na tabela a seguir podem ser vistos maiores detalhes do

equipamento.

Modelo

Diâmetro do

helicóide

(mm)

Capacidade

(0,75t/m³)

(t/h)

Rotação

(rpm)Passo (mm)

Comprimento

Max. (m)

TRUA 250 250 40 160 250 46,5

Correia transportadora

A correia transportadora que será utilizada para transportar o material (soja)

será instalada tanto na parte superior do silo armazém, quanto na parte inferior do

mesmo, sendo que no primeiro caso, a correia irá transportar o material que vem de

um elevador, e esse material estará limpo e seco, sendo levado dessa forma até o silo

armazém. A outra correia, que será instalada na parte inferior do silo armazém, irá

levar o produto que se encontrava armazenada até um outro elevador, que então

elevará o produto para que o mesmo possa ser encaminhado para a expedição.

Para satisfazer as necessidades de fluxo do material, utilizou-se do modelo CT-

16”, o qual possui uma margem sobresaliente, já que necessita-se de um

transportador com fluxo de 40 ton/h, e o modelo que será utilizado, apresenta um

fluxo maior que o necessário.

Abaixo segue uma tabela com algumas características do transportador de

correia utilizado.

Modelo

Capacidade (0,75 t/m³)Comprimento

Máximo (m)

Velocidade

(m/s)

Inclinação

dos Roletes

de Cargat/h m³/h

CT-16” 60 80 150 3,14 20°

Dimensionamento dos elevadores de canecas

Na escolha do elevador os seguintes dados são necessários:

Característica do material transportado

Peso específico do material - (t/m³)

Altura de levantamento – H (m)

Capacidade desejada – Q (t/h)

Condições de operação

Condições de serviço (continuo ou intermitente)

O uso de um elevador impróprio ao material acarreta problemas tais como:

Arrancamento das canecas

Carregamento inadequado

Descarregamento insuficiente

Degradação do material

Formação excessiva de poeira

Consumo excessivo de energia

Desgaste anormal das canecas, correia ou correntes

Etapas de dimensionamento

1 – Deve-se primeiramente escolher o tipo de elevador e a localização do seu esticador

em função das características do material. Como o material em questão é a soja inteira

(grão) o tipo de elevador indicado é o SB (centrífugo de correia).

2 – Cada tipo de elevador possui uma velocidade adequada das canecas, para o

centrífugo a velocidade recomendada fica entre 1,10 e 1,52 m/s.

3 – Sabendo que a capacidade do elevador deva ser de 40 t/h e o peso específico da

soja seja 0,75 t/m³, pode-se determinar a capacidade em m³/h, que neste caso foi de

53,33 m³/h. Com esse valor em mãos, determina-se a série do elevador, que nessas

condições resultou em um elevador de série E-5000.

4 – Antes de prosseguir é aconselhável verificar a série do elevador selecionado em

função do tamanho máximo do material, sabendo que um grão de soja não chega a 1

pol de diâmetro, a série selecionada pode ser mantida.

5 – Com a altura de elevação do material (H), determinada pela profundidade da

moega e pela altura da máquina de limpeza, calcula-se a distância entre centros dos

tambores (L) pela fórmula:

L=H+M+Q+0,275 (m)

Os valores de M e Q são obtidos pela leitura da tabela presente no passo nove. O valor

total de L, considerando um H de 15,745 metros, foi de 17,72 metros.

6 – Características dos principais componentes

Pelo número de série obtêm-se os seguintes dados:

Caixa Dimensões internas A x B (mm) = 500 x 1220

Nº da bitola = 10

Largura da correia (pol) = 16

Passo das canecas (mm) = 460

Diâmetro dos tambores (mm) = D1(cabeça) – 600 ; D2(pé) – 450

Velocidade (m/s) = 1,3

RPM = 41

Dimensões das canecas (mm)

7 – Cálculo da Potência do Motor

N=V .P . (H+12.D2 )

75.η(HP )

N = potência necessária do motor (HP)V = velocidade da correia (m/s)η = rendimento da motorização

L = distância entre centros (m)D2 = diâmetro do tambor do pé (m)

P=1000. γ . qc

C=peso domaterial ( kgfm )

γ = peso específico do material (t/m³)qc= capacidade de cada caneca (m³)

C = passo das canecas (m)

Considerando o rendimento da motorização de 90% (motor elétrico), sabendo que a

capacidade máxima de cada caneca é de 7,5 dm³, e para fins de cálculo estimar que a

caneca esteja com 75% da sua capacidade. O valor da potência do motor foi de 4HP.

8 – Com a potência do motor e a série (E-5000) em mãos é possível determinar o

conjunto de acionamento. Neste caso, o número do conjunto de acionamento foi o 2,

e o número do redutor foi o R-60.

9 – A partir da tabela abaixo é possível agora obter as dimensões de todo o elevador

de acordo com o número de série.

10 – Por último verifica-se a capacidade Q (t/h) do elevador

Q=3600.qc .V . γ

C

Novamente considerando a capacidade de carga da caneca em 75%, ou seja, a caneca

está 75% cheia, a capacidade do elevador é de 42,92 t/h. O que valida o

dimensionamento realizado.

11 – Cálculo das tensões na correia

a) Tensão efetiva:

T e=(H+12.D2 ) . qc . γ .1000

C=193,92kgf

b) Tensão máxima da correia:

T 1=(1+K ) .T e=382,02kgf

Onde o k é o fator devido ao abraçamento da correia no tambor de acionamento e o

valor considerado foi de 0,97 (para um esticador por parafuso e tambor liso)

12 – Calculadas as tensões máximas, pode-se estimar as características da correia.

Como o número de lonas, diâmetro do tambor motriz e revestimentos. Contudo, não

serão abordados neste trabalho.

O dimensionamento aqui apresentado foi referente ao elevador que transporta a soja

do fundo da moega até o topo da máquina de limpeza. Para o dimensionamento dos

demais elevadores o procedimento é o mesmo, as únicas variáveis que são alteradas é

a altura de elevação dos grãos e conseqüentemente a potência do motor.

Dimensionamento Silo

O dimensionamento do silo armazém foi realizado através de uma planilha em

software Excel. Inicialmente, através dos dados fornecidos para a realização do

projeto, que constam em um armazém de fundo”V”, com capacidade de 24.000

toneladas, o que, para o produto em questão, a soja, com densidade de 0,75

toneladas/m3, representa um volume de 32.000 m3. Para a realização dos cálculos,

utilizou-se uma largura de silo de 25 metros, o que proporcionou um comprimento de

65 metros, tendo em vista que utilizou-se uma medida de 2 metros para a parede a

partir do solo. Para tanto, sabendo que o ângulo de repouso da semente é de 28°,

partiu-se para os cálculos de altura do silo. Na seqüencia, utilizando um ângulo de 45°

para as paredes inclinadas que formam o fundo “V”, calculou-se o volume que faltava

para atingir a capacidade total de armazenamento do silo.

As dimensões resultantes para o silo armazém são as seguintes:

Comprimento: 65 metros;

Largura: 25 metros;

Altura: 15,3 metros;

Profundidade: 12,5 metros.

Conclusão

A realização deste trabalho foi de suma importância para o melhor

entendimento das operações para instalação de uma unidade armazenadora de médio

porte, seu funcionamento, principais características e as vantagens da instalação da

mesma em uma propriedade rural, outra vantagem de se ter uma unidade

armazenadora na propriedade rural é propiciar aos produtores rurais a opotunidade

de comercializar seus produtos em períodos em que os preços são mais convenientes,

evitando assim as pressões naturais do mercado na época da colheita, a retenção da

produção na época da colehita apresenta diversos benefícios, tais como:

Minimização das perdas quantitativas e qualitativas que ocorrem no

campo;

Economia em transporte, uma vez que o frete tem preço majorado no

pico da safra;

Custo de transporte reduzido pela eliminação de impurezas e do

excesso de umidade;

Maior rendimento na colheita, por evitar a espera dos caminhões nas

filas das unidades coletoras ou intermediárias; e

Possibilidade de obtenção de financiamento através de linhas de crédito

próprias para a pré-comercialização.

Estes fatores também vêm ao encontro da atual situação da agricultura do Rio

Grande do Sul em que neste ano de 2012 passamos por uma forte estiagem e

consequentemente uma grande quebra na safra de cereais.