Dispositivos Arrastadores e Elevadores

UNIOESTE – UNIVERSIDADE ESTADUAL DO OESTE DO PARANÁ CECE – CENTRO DE ENGENHARIAS E CIÊNCIAS EXATAS CURSO DE ENGENHARIA QUÍMICA

TRANSPORTE TRANSPORTE DE SÓLIDOS Dispositivos arrastadores e elevadores

TOLEDO - 2010

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

apres apresent entado ado à discip disciplina lina de Oper Operaç açõe õess Unitá Unitária riass II II,, do curso de Engenharia Química da Universidade Estadual do Oeste do Paraná

TOLEDO- 2010 2

Sumário Sumário.............................................................................................................. ........ ................ ............ .... 3 Lista de figuras fi guras.................................................................................................................. ..... 4 Lista de tabelas.................................................................................................................. ..... 5 1. Introdução.................................................................................................... ............................................................................................................ ................ .............. ...... 6 2. Dispositivos arrastadores..................................................................................... .............................................................................................. .............. ..... 9 2.1 Transportador de calha......................................................................... .................................................................................. ................. .............. ...... 9 2.1.1 Dimensionamento........................................................................................ ............................................................................................... ....... 12 2.1.1.1 Dimensões.......................................................................... ......... 12 2.1.2 Potência consumida:.................................................................................. .......................................................................................... .......... 14 2.2 Transportador helicoidal...................................................................................... ............................................................................................ ...... 14 2.2.1 Dimensionamento........................................................................................ ............................................................................................... ....... 20 2.2.1.1 Método 01........................................................................... ........ .........20 2. 0 2.2.1.2 Método 02........................................................................... ........ .........24 2. 4 2.2.1.3 Método 03........................................................................... ........ .........25 2. 5 2.2.1.4 Método 04........................................................................... ........ .........25 2. 5 2.2.2 Cálculo da potência ........................................................................................... 26 3. Dispositivos elevadores................................................................................ ........................................................................................ ................ ........... ... 28 3.1 Elevador helicoidal h elicoidal..................................................................................... ............................................................................................. ............... ....... 28 3.2 Elevador de canecas.................................................................................................. .................................................................................................... 28 3.2.1 Tipos de elevadores de caneca........................................................ ................................................................ ................ ........... ... 31 3.2.1.1. Elevadores de caçambas contínuas........................................... ...........................................31 31 3.2.1.2 Elevadores Elevad ores de caçambas contínuas com supercapacidade supercapacid ade....... .......32 32 3.2.1.3 Elevadores El evadores com caneca canec a espacejada e descarga descarg a centrífuga centrífu ga...... ........ 33 3.2.1.4.. Caçambas espacejadas 3.2.1.4 espacejad as e descarga positiva ...... ............ .......... ........ ....... ....... ........34 3.2.2. Componentes do elevador de canecas............................................................ ............................................................... ... 36 3.2.3 Dimensionamento........................................................................................ ............................................................................................... ....... 38 3.2.3.1 Velocidade.................................................................... ........ ............... ....... 38 3.2.3.2 Dimensões.......................................................................... ......... 39 3.3 Elevador espiral..................................................................................... ............................................................................................. ................ ............ .... 43 4. Conclusão.................................................................................................................. ....... 47 5. Referências bibliográficas................................................................................................ 48

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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........................................................................15 Figura 5. Carcaça com jaqueteamento.................................................................................16 Figura 6. Helicóides com entradas diferentes......................................................................17 Figura 7. Hélice simples......................................................................................................17 Figura 8. Hélice com dentes................................................................................................17 Figura 9. Hélice com pás.....................................................................................................18 Figura 10. Hélice em fitas múltiplas....................................................................................18 Figura 11. Hélice em fitas simples......................................................................................18 Figura 12. Carta para dimensionar transportadores helicoidais..........................................21 Figura 13. Carta para dimensionar transportadores helicoidais..........................................22 Figura 14. Carta para dimensionar transportadores helicoidais..........................................22 Figura 15. Carta para dimensionar transportadores helicoidais..........................................23 Figura 16. Fator de redução devido à inclinação.................................................................23 Figura 17. Elevador de canecas.............................................................................. canecas...................................................................................... ............29 ....29 Figura 18. Caçambas contínuas: a carga é feita quando as cubas passam pelo carregador, cujo bocal fica acima da polia..............................................................................................32 Figura 19. Contínuo: as cubas correm numa calha sem fundo, com janela de limpeza.....32 Figura 20. Cubas de aço para os elevadores com as caçambas contínuas..........................33 Figura 21. Elevador de descarga centrifuga, com caçambas espacejadas..........................34 Figura 22. Cubas de ferro para descarga centrífuga............................................................34 Figura 23. Caçambas espacejadas que recebem parte da carga diretamente e arrastam o restante da calha do fundo....................................................................................................34 Figura 24. Descarga positiva, com as caçambas espacejadas.............................................35 Figura 25. Componentes de um elevador de canecas..........................................................36 Figura 26. Dimensões das canecas......................................................................................39 Figura 27. Carta para dimensionar elevadores de escoamento contínuo............................40 Figura 28. : Potência consumida pelos elevadores de canecas...........................................42 Figura 29. Elevador espiral de fluxo mássico.....................................................................44 Figura 30. Elevador espiral de múltiplas entradas..............................................................45 Figura 31. Elevador espiral de duas faixas..........................................................................45 Figura 32. Elevador de Alta Capacidade.............................................................................46

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Lista de tabelas Tabela 1. Para materiais de densidade 0,8 t/m³...................................................................12 Tabela 2. Ângulo de inclinação com a horizontal e fração da capacidade máxima...........12 Tabela 3. Valores das velocidades econômicas para diversos materiais em metros por  minuto...................................................................................................................................13 Tabela 4. Rotação econômica..............................................................................................24 Tabela 5. Comprimentos padrões dos transportadores helicoidais, capacidades e rotação máxima para três tipos de diferentes materiais....................................................................25 Tabela 6. Relação entre diâmetro e fato que que depende do diâmetro da helicóide...............27 Tabela 7. Materiais e suas velocidades...............................................................................38 velocidades...............................................................................38 Tabela 8. Relações dos tipos de elevadores e velocidades de recomendação....................38 Tabela 9. Valor do fator que leva em conta conta o tipo de material................................. material......................................... .........42 .42 Tabela 10. Descrição do equipamento e seu respectivo valor............................................49

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1. Introdução O tran transp spor orte te de mate materi riai aiss na indú indúst stria ria é assu assunt nto o de três três oper operaç açõe õess 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 encare encarecim ciment ento o contín contínuo uo da mão-de mão-de-ob -obra, ra, forçan forçando do cada cada vez vez mais mais a substituição do homem pela máquina, ou de um tipo de máquina por outro m ais 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 vari variab abili ilida dade de das das cond condiç içõe õess de tran transp spor orte te,, da capa capaci cida dade de,, espa espaço ço 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 dese desemp mpen enho ho do equi equipa pame ment nto o trans transpo porta rtado dorr de mate materia riais is com 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 6

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 tran transp spor orta tado dor. r. Algu Alguns ns,, que que pode podem m ser ser fabr fabric icad ados os em dime dimens nsõe õess relativamente grandes, para operar a velocidades altas, transportam grandes massas com boa economia. Por outro lado, o transportador-parafuso (hélicetrans transpo port rtad ador ora) a) fica fica extr extrem emam amen ente te inco incomo modo do à medi medida da que que aume aument nta a 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 Outros tipos tipos devem devem ser ser consid considera erados dos quando quando há desloc deslocame amento nto vertic vertical al e també também m horizo horizonta ntal.l. O equipa equipamen mento to que que realiz realiza a desloc deslocame amento nto em várias 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 exig exigirá irá entã então o a veda vedaçã ção o comp comple leta ta dos dos equi equipa pame ment ntos os e até até mesm mesmo o uma 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 transp transport ortado ador, r, sem sem qualqu qualquer er modific modificaçã ação o no projet projeto, o, ou com pequen pequenina inass adaptações. Por exemplo, um transportador a fluxo contínuo pode proporcionar  o arrefe arrefecime cimento nto dos sólido sólidos, s, simple simplesme smente nte ao colocá colocá-los -los em contat contato o com com materiais bons condutores condutores de calor. Aos transportadores transportadores vibratórios podem ser  ser  7

adaptadas peneiras ou crivos, para realizar separação grossa ou fina. Nos transp transport ortado adores res helico helicoida idais is podem podem ser adapta adaptados dos dispos dispositiv itivos os para para várias 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 supe superd rdim imen ensi sion onam amen ento to.. Apes Apesar ar de have haverr merc mercad ado o para para equi equipa pame ment nto o transp transport ortado adorr usado, usado, é um merca mercado do muito muito restrit restrito. o. Por isso, isso, é import important ante e acoplar a qualidade do equipamento ao tempo de uso esperado. Os custos comparativos dos sistemas transportadores só podem ser  basea baseados dos no estudo estudo de proble problemas mas espec específic íficos. os. Por exemplo exemplo,, é possív possível el 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 faci facililida dade de de manu manute tenç nção ão e de repa reparo ro.. Por Por isso isso,, é nece necess ssár ário io faze fazer  r  comp compar araç açõe õess de cust custo, o, na base base de uma uma inve invest stig igaç ação ão part partic icula ularr de cada cada aplicação específica do equipamento. (PERRY, 1980)

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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 rela relativ tivam amen ente te aos aos carre carrega gado dore res. s. Além Além diss disso, o, aplic aplicam am-s -se e muit muito o bem bem ao transporte inclinado, podendo chegar a 45°. Em contraposição, o custo de manu manute tenç nção ão é mais mais elev elevad ado, o, em virt virtud ude e do maio maiorr desg desgas aste te sofr sofrid ido o pelo 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 transp transport ortado ados. s. Dispos Dispositiv itivos os deste deste tipo tipo resolv resolvem em alguns alguns dos dos proble problemas mas 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 mais simp simple less e o mais mais bara barato to dos dos tran transp spor orta tado dore ress de sólid sólidos os,, aplicando-se a uma variedade de materiais e situações. Em virtude do custo de manute manutençã nção o elevad elevado o e da grande grande potênc potência ia consum consumida ida,, este este transp transport ortado ador  r  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 corren corrente: te: pás, pás, gancho ganchos, s, forqui forquilha lhas. s. A calha calha pode pode ser fecha fechada da ou aberta aberta,, podend podendo o ter divers diversos os pontos pontos de carga cargass e desca descarga rgass (confo (conforme rme o tipo 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)

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Figura 1. Transportador de calha Fonte: 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 calha Fonte: 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

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interi interior or da calha calha.. Os transp transport ortado adores res de esque esquelet leto o aplica aplicam-s m-se e quando quando as part partícu ícula lass do mate materia riall se trava travam m mutu mutuam amen ente te dura durant nte e o tran transp spor orte te.. São São vant vantaj ajos osos os quan quanto to à econ econom omia ia de inst instal alaç ação ão e ener energi gia, a, em virt virtud ude e da eliminação de uma boa parte do peso morto das raspadeiras (GOMIDE, 1983).

Figura 3. Transportador de esqueleto Fonte: Gomide, 1983

Utilizados para transporte de granéis (cereais, cimento, areia, açúcar) onde onde haja haja nece necess ssid idad ade e de elev elevaç ação ão (não (não obri obriga gato tori riam amen ente te), ), ou auto 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 desde as lavand lavanderi erias as indust industria riais, is, indúst indústria ria metalú metalúrgic rgica, a, madeir madeira, a, linha linhass de mont montag agem em e emba embala lage gem, m, linh linhas as de pint pintur ura a e laca lacage gem m e inst instal alaç açõe õess de vitrificação. (FIMEL) Quando fechados, evitam a contaminação do ambiente ou do material. Por sua facilidade de fazer curvas e elevações, elevações, dão flexibilidade ao layout. São alimentadores, têm grande capacidade de fluxo, resistência a abrasão e a altas temperaturas. (Promac).

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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 Tabela 1 pode pode ser ser utiliza utilizada da para para dimens dimension ioname amento nto.. A distân distância cia entre entre as rasp raspad adei eira rass terá terá que que ser ser adot adotad ada. a. Para Para tran transp spor orta tado dore ress que que deve deverã rão o transportar materiais com densidade diferente de 0,8 t/m³, a capacidade será propor proporcio cional nal à densid densidad ade. e. A veloci velocidad dade e do transp transport ortado adorr é geralm geralment ente e 30 m/min. Valores recomendados encontram-se na Tabela 2. Se o transportador  for for incl inclina inado do,, sua sua capa capaci cida dade de cairá cairá na prop propor orçã ção o indic indicad ada a na Tabe Tabela la 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 10 x 30 12 x 30 12 x 40 15 x 45 20 x 45 20 x 50 20 x 60 25 x 60

7 9 11 14 19 27 32 41 52 Fonte: GOMIDE, 1983

Tabela 2. Ângulo de inclinação com a horizontal e fração da capacidade máxima α = ângulo de inclinação com a  p = fração da capacidade

horizontal 

máxima

20° 30° 40°

0,77 0,55 0,33 Fonte: GOMIDE, 1983

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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 = dist distân ânci cia a entr entre e duas duas rasp raspad adei eira rass suce sucess ssiv ivas as (m). (m). Adot Adotaa-se 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 =

 L

60.V 

horas

peso em kg de sólidos sobre o transportador = número de compartimentos em transporte = peso real por compartilhamento =

1000.C . L 60.V 

 L  D

1000.C . D kg 60.V 

P = peso nominal por compartilhamento =

0,8 1000.C . D . kg  ρ  60.V . p

Ou seja,  P  =

13,33.C . D  ρ .V . p

 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 Coque Carvão Cinzas Cal e cimento Minérios Pedra, areia e pedregulho

38 30 38 45 45 53 53 13

Carvão fino

60

Fonte: Gomide, 1983

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

4,4.C . D  ρ .V . p

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 fração da capacidade capacidade máxima a ser utilizada pelas calhas inclinadas inclinadas (Tabela 2). (GOMIDE, 1983)

2.1.2 Potência consumida: Liddel Liddel recome recomenda nda a seguin seguinte te expre expressã ssão o para para calcul calcular ar o consu consumo mo de energia de transportadores de calhas:  P  =

 K  ⋅ C ⋅ L + C  ⋅ H 

300

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 deverá ser 20% maior. (GOMIDE, 1983) 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 cort cortad ada a e conf confor orma mada da)) mont montad ados os sobr sobre e um eixo eixo que que gira gira numa numa calh calha a

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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 enco encont ntra rarr um aspe aspect cto o de dife difere renc nciaç iação ão entr entre e eles eles,, no que que se refe refere re ao movime movimento nto relati relativo. vo. O transp transport ortado adorr helico helicoida idall é um dos que aprese apresenta ntam m movimento relativo entre o material e sua estrutura. (SACRAMENTO) Em uma uma conf config igur uraç ação ão bási básica ca,, pode podemo moss dete determi rmina narr os segu seguin inte tess componentes de um TH, além do conjunto de acionamento:

Figura 4. Partes do transportador helicoidal Fonte: SACRAMENTO

 A = Hélice ou helicóide; B = Componentes de travamento e segurança; C = Mancais intermediários;

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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 Carcaça com jaquetame jaquetamento nto  – 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;

Figura 5. Carcaça com jaqueteamento Fonte: SACRAMENTO

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

material.

Hélice (helicóide): Pode ser encontrado em diferentes formatos a depender da util utiliz izaç ação ão do tran transp spor orta tado dorr e da nece necess ssid idad ade e de atua atuarr sobr sobre e o mate materia riall transportado. Deve se analisar o sentido de giro do transportador se antihorário ou horário e determinar uma folga entre 3 e 8 mm entre a carcaça e o helicóide.

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Figura 6. Helicóides com entradas diferentes Fonte: SACRAMENTO

Deste modo, encontramos os seguintes tipos principais: Hélice simples  – pode ser encontrado em passos diferentes a depender do

fluxo de material desejado;

Figura 7. Hélice simples Fonte: SACRAMENTO

Héli Hé lice ce com com dent dentes es  – 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 dentes Fonte: SACRAMENTO

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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 pás Fonte: 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;

Figura 10. Hélice em fitas múltiplas Fonte: SACRAMENTO

Figura 11. Hélice em fitas simples Fonte: SACRAMENTO

 Além da capacidade de transporte, 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 18

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 posi posititiva va ou nega negatitiva va:: o reve revest stim imen ento to pode pode ser ser isol isolad ado o para para mant manter er a 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 transpor transportado tadorr helicoid helicoidal al também também possui possui algumas algumas outras outras vantage vantagens, ns, 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 cont contra raba bala lanç nça a o peso peso das das partí partícu cula las. s. O atri atrito to inte interg rgra ranu nula larr evita evita que 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: T  =

725 ⋅ P 

 N 

(GOMIDE ,1983)

19

2.2.1 Dimensionamento Os prob proble lema mass mais mais impo import rtan ante tess de proj projet eto o são são dete determi rmina naçã ção o 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 métod método o import important ante e de dimen dimensio sionam nament ento o consi consiste ste em classi classific ficar  ar  inicialment inicialmente e o material material numa das cinco classes descrita descrita a seguir. 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 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). Clas Classe se e. Mate Materia riais is abra abrasi sivo voss de esco escoam amen ento to difí difíci cil.l. Para Para fins 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

20

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, 12, 13, 13, 14 e 15 e dete determ rmin inaa-se se o diâm diâmet etro ro do heli helicó cóid ide e em funç função ão 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). Q N 

=

Q  p

 A potência consumida é calculada calculada pelas seguintes seguintes expressões:

  L ⋅ F  +  H        273 152  

 P  = Q ρ  ⋅ 

Ou

  L ⋅ F  +  H        273 152  

 P  = C ⋅ 

Figura 12. Carta para dimensionar transportadores helicoidais Fonte: GOMIDE, 1983

21

Figura 13. Carta para dimensionar transportadores helicoidais Fonte: GOMIDE, 1983

Figura 14. Carta para dimensionar transportadores helicoidais Fonte: GOMIDE, 1983

22

Figura 15. Carta para dimensionar transportadores helicoidais Fonte: GOMIDE, 1983

Figura 16. Fator de redução devido à inclinação Fonte: 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 i nferior a 4HP, multiplica-se por 1,5.

23

Quan Quando do o carre carrega game mento nto for for feito feito por por grav gravid idad ade, e, a part partir ir de um silo silo,, acrescenta-se ½ a 1 HP ao valor obtido com as expressões acima. 2.2.1.2 Método 02 

Um segu segund ndo o méto método do de dime dimens nsio iona name ment nto o defi define ne inic inicia ialm lmen ente te a veloci velocidad dade e econô econômica mica de transp transport orte e em função função do diâmet diâmetro ro da helicó helicóide ide.. Escolhido o diâmetro, fica definida a rotação econômica de acordo com a Tabela 4. Tabela 4. Rotação econômica 0,10 0,15 0,20 D(m) 200 175 N(rpm) 230 Fonte: GOMIDE, 1983

0,25 160

0,30 150

0,35 140

0,40 133

0,45 127

0,50 122

0,60 113

 As rotações indicadas na Tabela 4 são são bem bem maio maiore ress do que que as recomendadas pelas Figuras 12, 13, 14 e 15. Observa-se também que esta correlaç lação

não

lev leva

em

conta

as

caracterís rísticas

do

materia rial. 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  = 12,3 ⋅  D

3

⋅

ρ  ⋅  N 

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:  N  =

92,2

 D 0, 4

Combin Combinan ando do com a corre correlaç lação ão da capaci capacidad dade, e, tira-se tira-se diretam diretament ente e o diâmetro do transportador:  D

=

Q 0, 385 15

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

24

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:  N  =

18,75

 D

 A capacidade é calculada pela mesma expressão apresentada no método anterior: C  = 12,3 ⋅ D 3 ⋅ ρ  ⋅ N 

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

Q 15,2

(GOMIDE ,1983) 2.2.1.4 Método 04

 A Tabela 5 apresenta os comprimentos padrões dos transportadores helic helicoi oida dais is,, capa capaci cida dade dess e rota rotaçã ção o máxi máxima ma para para três três tipo tiposs dife difere rent ntes es de materiais: leves e não-abrasivos, pesados não-abrasivos e materiais pesados abrasivos (GOMIDE, 1983). Tabela 5. Comprimentos padrões dos transportadores helicoidais, capacidades capaci dades e rotação máxima para três tipos de diferentes materiais D L Materiais leves Materiais pesados Materiais pesados

Diâmetr 

Compri 

o (m)

mento

não abrasivos C  N 

não abrasivos C  N 

abrasivos C  N 

(m³/h)

(rpm)

(m³/h)

(rpm)

(m³/h)

(rpm)

4,84 14,2 33,4 58,1 93,5 113 198 255 370

220 200 180 160 150 140 130 120 115

2,44 7,22 16,7 29,2 47,0 56,6 96,6 127 164

110 100 90 80 75 70 65 60 55

1,30 3,82 8,50 14,6 23,2 34,0 46,2 59,5 81,0

90 80 75 65 60 55 50 45 40

 padrão (m)

0,10 0,15 0,20 0,25 0,30 0,35 0,40 0,45 0,50

2,50 3,00 3,00 3,00 3,50 3,50 3,50 3,50 3,50

Fonte: GOMIDE, 1983

25

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)  A exigência em potência se desdobra em duas parcelas: a necessária para impulsionar o transportador vazio e a necessária para movimentar a carg carga. a. A prim primei eira ra é uma uma funç função ão do comp compri rime ment nto o do tran transp spor orta tado dor, r, da velocidade de rotação e do atrito nos suportes. A segunda depende do peso tota totall do mate materi rial al tran transp spor orta tado do por por unid unidad ade e de temp tempo, o, da dist distân ânci cia a 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. tr ansportador. (Perry, 1980)  A correlação apresentada pela CEMA1 para efetuar o cálculo da potência consumida suplantou as anteriormente utilizadas pelos fabricantes tradicionais.  A expressão proposta proposta é a seguinte (GOMIDE, 1983).  P  =

 P v

+  P m

η 

⋅ F S 

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:  P v

=

 L ⋅  N  ⋅ D ⋅ F d  ⋅ F r  7740

L = comprimento dos transportadores (m) N = rotação (rpm) 1

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

26

D = diâmetro da helicóide (m) Fd = fator que depende do diâmetro da helicóide: Tabela 6. Relação entre diâmetro e fato que que depende do diâmetro da helicóide D(m) F   d 

 Até 0,30 3 0,30 a 0,40 5 0,40 a 0,60 8 Fonte: GOMIDE, 1983

 P m

=

 L ⋅ Q ⋅ ρ  ⋅ F m ⋅ F h ⋅ F  p

138

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.

27

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  =

CH 

152

P = potência (HP), C = capacidade (t/h), H = elevação (m). Se o transportador for inclinado, usa-se a expressão geral já apresentada:

  LF  +  H       273 152  

 P  = C ⋅ 

(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 fech fechad ado. o. Há a tend tendên ênci cia a a uma uma elev elevad ada a padr padron oniz izaç ação ão das das unid unidad ades es;; é

28

razoável, no entanto, utilizar equipamento especialmente projetado quando se manipula material especial em grandes quantidades. As principais variações de projet projeto o estão estão na espes espessur sura a das chapa chapass dos caneco canecoss e reves revestime timento ntos, s, na qualidade do correame ou das correntes, e na unidade motriz. (PERRY, 1980) Com Com os estudo estudoss efetua efetuados dos sobre sobre movime movimenta ntação ção de granéi granéiss sólid sólidos, os, pode-se notar que, para transporte em elevação, tanto os transportadores de correia correia quanto quanto os transporta transportadores dores helicoidais helicoidais possuem possuem limitações 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 para transp transport ortes es pesado pesados. s. Para Para vence vencerr essas essas dificu dificulda ldades des utiliz utilizamo amoss 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 mate materia riall a gran granel el,, pode podend ndo o ser ser incl inclin inad ados os de até até 70°, 70°, have havend ndo o caso casoss especiais de equipamentos horizontais. (SACRAMENTO) São São fabr fabric icad ados os em vário várioss tipo tipos, s, em funç função ão das das cara caract cter erís ístic ticas as 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 utiliz utilizad adas as para para a elevaç elevação ão de cerea cereais, is, carvã carvão, o, minéri minérios os e reagen reagentes tes químicos (Figura 17). A altura de elevação pode chegar a 100 m (GOMIDE, 1983) .

Figura 17. Elevador de de canecas

29

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-s deve-se e ter cuida cuidado do com com relaç relação ão a sobrec sobrecarg argas as nas caneca canecas. s. (PROMA (PROMAC C 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 canec canecas. as. Para Para serviç serviço o mais mais pesad pesado, o, duas duas corren correntes tes com com orelha orelhass latera laterais is 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

trans transpo port rtad ador or para para “car “carre rega gar” r” o mate materi rial al que que nele nele está está depo deposi sita tado do.. 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)

30

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 conj conjun unto to cane caneca ca mate materi rial al-ta -tamb mbor or e a forç força a cent centríf rífug uga, a, velo veloci cida dade de 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: Elev Elevad ador or que que util utiliz iza a o peso peso do mate materi rial al para para real realiz izaç ação ão 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 caçamb caçambas as espac espaceja ejadas das.. A descar descarga ga relati relativam vament ente e suave suave impede impede perdas 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).

31

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 limpeza Fonte: Perry, 1980

3.2.1.2 Elevadores de caçambas contínuas com supercapacidade

Elev Elevad ador ores es dest deste e tipo tipo são são proj projet etad ados os para para gran grande dess elev elevaç açõe õess e mate materia riais is em frag fragme ment ntos os tamb também ém gran grande des. s. Pode Podem m movi movime ment ntar ar gran grande dess 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

32

canec canecas as são utiliz utilizada adass para para aumen aumentar tar a capac capacida idade de ou pedaç pedaços os grande grandes, s, 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)

Figura 20. Cubas de aço para os elevadores com as caçambas contínuas Fonte: 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 most mostra rado do na Figu Figura ra 22. 22. As cuba cubass são são mont montad adas as numa numa corre correia ia ou numa 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, alim entador, 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)

33

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

Figura 22. Cubas de ferro para descarga centrífuga Fonte: 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 estr estrut utur ura a das das unid unidad ades es com com desc descar arga ga cent centrí rífu fuga ga.. A dife difere renç nça a está 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

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projetado especialmente para as substâncias que são muito pegajosas ou que tendem a aglomerar-se. O impacto da corrente acoplando-se à engrenagem, combinado a completa inversão das caçambas é, em geral, suficiente para esvazi esvaziá-la á-las. s.

Em casos casos extrem extremos, os, adaptam adaptam-se -se martelet marteletes es que atingem atingem as

cubas durante a descarga e ajudam a liberar o material. Nestas unidades, a veloci velocidad dade e é relati relativa vamen mente te pequen pequena. a. Os canec canecos os devem devem ser maiore maiores, s, 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 espacejadas Fonte: Perry, 1980

35

3.2.2. Componentes do elevador de canecas

Figura 25. Componentes de um elevador de canecas Fonte: 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 36

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 elevador a unidade unidade compl completa eta de acion acioname amento nto,, o contra contra recuo recuo e calha 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 modu modula lar, r, e em lanc lances es de compri comprimen mento to padron padroniza izado dos. s. A fixaçã fixação o entre entre os módulos é feita por parafusos. Pé do elevador: É a parte inferior do elevador na qual está posicionado o

tambo tamborr de reto retorn rno. o. Faze Fazem m parte parte també também m do pé do elev elevad ador or a calh calha a 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. Unid Unidad ade e de acio aciona name ment nto o (Driv (Drive) e):: Loca Localiliza zada da na cabe cabeça ça do elev elevad ador or,,

sustentada por uma plataforma; é constituída de motor com base e redutor de veloci velocidad dade. e. O reduto redutorr de veloc velocida idade de 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 37

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 acio aciona name ment nto, o, o cont contra ra recu recuo o tem tem livre livre movi movime ment ntaç ação ão no sent sentid ido o de elevação. No caso de uma parada do elevador com as canecas carregadas, o contra contra recuo recuo travatrava-se se evita evitando ndo o retorn retorno o da correi correia a e conse conseqüe qüente ntemen mente te 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 suas velocidades velocidades Material Velocidade

(m/min)

Coque Pedra partida Carvão bruto Cinzas Cal e cimento Minérios (média) Pedra britada  Areia e pedregulho Carvão fino

30 38 38 45 45 53 53 53 60

Tabela 8. Relações dos tipos de elevadores e velocidades de recomendação Tipo de Velocidade recomendada

elevador 

(m/min)

38

Centrífugo Contínuo

65 a 90 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 canecas Fonte: GOMIDE, 1983

Especificando C, ρ e V, as três medidas ℓ, w e d poderão ser calculadas a partir partir desta desta expre expressã ssão o e mais mais duas duas relaç relações ões geomét geométrica ricass entre entre elas. elas. Por  Por  exemplo, fazendo ℓ=d tira-se:

39

w = 16,9 ⋅

C  V  ⋅  ρ 

= 16,9 ⋅

Q V 

Para ara obte bter ℓ e d pode pode-s -se e adota dotarr uma uma outra utra rela relaçã ção o geo geométr métric ica a 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: S  =

190 ⋅ C  V  ⋅  ρ 

(cm²)

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

40

3.2.4 Potência consumida Uma vez vez que que o eleva levado dorr está stá em equil quilib ibro ro quan uando se enco ncontra ntra 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).  P  =

CH 

152

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 necessári necessário o para transporta transportadores dores de escoamen escoamento to contínuo. contínuo. (GOMIDE, 1983)

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Figura 28. : Potência consumida pelos elevadores de canecas Fonte: 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,

K=1,2 

côco ralado. Feijão, café em grãos, carvão em pedaços pequenos (até 10 mm),

K=1,5  K=2,0 

farinha (até 1,5), soja (até 1,5), trigo, cavacos secos. Talco, amido em pó, sal, cavacos úmidos.  Argila (até 2,5), cinzas, amido em grãos, açúcar cristal, barrilha,

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açúcar pulverizado (até 2,5), óxido de zinco. K=2, K=2,2 2 a  Alumen, bórax, cortiça em retalhos, cal, barrilha pesada, fumo, 2,5 

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 que tran transp spor orta tado dore ress conv conven enci cion onai aiss e são são mais mais rápi rápido doss e conf confiá iáve veis is comparados com outros elevadores. (RYSON; 2010) Este Estess tran transp spor orta tado dore ress estã estão o send sendo o utili utiliza zado doss cada cada vez vez mais mais em pequenas e grandes empresas e em um amplo espectro de indústrias. As espira espirais is suporta suportam m eficaz eficazmen mente te quaisq quaisquer uer cargas cargas,, incluin incluindo do sacos sacos,, latas, latas, garrafas e diferentes itens em qualquer recipiente. São freqüentemente usados em linhas de embalagem, muitos dos quais func funcio iona nam m 24 hora horass por por dia, dia, sete sete dias dias por por sema semana na.. Eles Eles são são idea ideais is para 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) Nest Nestes es equi equipa pame ment ntos os apen apenas as uma uma unid unidad ade e moto motora ra é nece necess ssár ária ia,, 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 elev elevad ador ores es dest deste e mode modelo lo são são equi equipa pado doss com com uma uma cade cadeia ia 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.

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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 poss possue uem m um espa espaço ço limi limita tado do o que que prop propor orci cion ona a econ econom omia ia de espa espaço ço considerável em comparação com métodos convencionais. (RYSON; 2010)

Figura 29. Elevador espiral de fluxo mássico Fonte: 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)

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Figura 30. Elevador espiral de múltiplas entradas Fonte: RYSON, 2010

Há também o elevador espiral de duas faixas, no qual as faixas operam de forma independe independente nte dentro de uma estrutura estrutura em espiral. Ambas Ambas as faixas pode podem m ir para para cima cima ou para para baix baixo, o, e opci opcion onal alme ment nte e pode pode ser ser reve revers rsív ível el..  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

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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 Capacidade Fonte: Ryson, 2010

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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 tran transp spor orte te de sóli sólido dos, s, poré porém m só pode podem m ser ser usad usados os para para pequ pequen enas as 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.

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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

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http://www.promaccorrentes.com.br/catalogo/Catalogo%20Promac%20.pdf.  Acesso em: 19 de março de 2010 PROMAC

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e

Equipamentos

Ltda.

Disponível

em:

http://www.promaccorrentes.com.br/eng/transp_elevador_caneca.asp.. Aces http://www.promaccorrentes.com.br/eng/transp_elevador_caneca.asp Acessso em: 19 de Março de 2010. SACRAM SACRAMENT ENTO, O, R. C. F. Transp Transport ortado adores res Contín Contínuos uos para para Granéi Granéiss Sólido Sólidos. s. Disponível em: http://www.transportedegraneis.ufba http://www.transportedegraneis.ufba.br/Apostila/CAP9_TH.pdf. .br/Apostila/CAP9_TH.pdf.  Acesso em: 15 de março de 2010. GOMI GO MIDE DE,, R, Oper Operaç açõe õess Unit Unitár ária ias. s. Oper Operaç açõe õess com com Sist Sistem emas as Sóli Sólido doss 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 48

ANEXO I Tabela 10. Descrição do equipamento e seu respectivo valor  Descrição do equipamento

Valor   (R$)

TRANSPOR TRANSPORTADO TADOR R HELICOIDA HELICOIDAL L TUBULAR TUBULAR 05T/H, 05T/H, Comprim Comprimento: ento: 8,0m. 8,0m. TRANSPOR TRANSPORTADO TADOR R HELIC HELICOIDA OIDAL L TUBULA TUBULAR R 10T/H 10T/H,, Compr Comprimen imento: to: 4,0m 4,0m TRANSPOR TRANSPORTADO TADOR R HELICOIDA HELICOIDAL L TUBULAR TUBULAR 10T/H, 10T/H, Comprim Comprimento: ento: 8,0m. 8,0m. TRANSPORTADOR HE HELICOIDAL 20 20T/H, Co Comprimento: 4, 4,0m. TRANSPORTADOR HE HELICOIDAL 20 20T/H, Co Comprimento: 8, 8,0m. TRANSPORTADOR HE HELICOIDAL 30 30T/H, Co Comprimento: 4, 4,0m. TRANSPORTADOR HE HELICOIDAL 30 30T/H, Co Comprimento: 8, 8,0m. TRANSPORTADOR HE HELICOIDAL 40 40T/H, Co Comprimento: 4, 4,0m. TRANSPORTADOR HE HELICOIDAL 40 40T/H, Co Comprimento: 8, 8,0m. TRANSPORTADOR HE HELICOIDAL 40 40T/H, Co Comprimento: 12 12,0m.

3.150,00 3.150,00 1.935,00 1.935,00 3.520,00 3.520,00 2.157,00 3.790,00 2.229,00 4.245,00 3.320,00 4.872,00 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 - Equi Equipa pame ment ntos os que que poss possue uem m acio aciona name ment ntos os por por Moto Motorr Elét Elétric rico o estã estão o 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 incluídos nos valores valores discrimina discriminados dos para os equipamen equipamentos tos 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;

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