Sistema de transporte por correia

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CEFET/MG

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Lidia Santos

07/12/2022

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Mecânica Geral

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Projeto Mecatrônico - Sistema de transporte por
correia - Parte II
Abstract:
The purpose of this study was to indicate the importance of choosing the appropriate conveyor
belt and to present the factors that interfere in such a decision. The subsystems, the main
variables and properties associated with the mechatronic system were presented, as well as the
economic and technical feasibility study of the project.
Resumo: O propósito desse estudo foi indicar a importância da escolha da correia transportadora
adequada e apresentar os fatores que interferem em tal decisão. Foi apresentado os subsistemas,
as principais variáveis e propriedades associadas ao sistema mecatrônico, assim como, o estudo
de viabilidade econômica e técnica do projeto.
Keywords:
Belt Conveyor; Conveyor Belt; Transport of Bulk Materials; Agriculture; Food Production;
Economic Viability.
Palavras-chaves: Transportador de Correia; Correia Transportadora; Transporte de Materiais
a Granel; Agricultura; Produção de Alimentos; Viabilidade Econômica.
1. INTRODUÇÃO
Com o aumento da demanda na produção de grãos o mer-
cado industrial tem inovado em melhorias de equipamentos
para o melhor aproveitamento, mesmo com isso o mercado
não consegue suprir todas as necessidades que envolvem
os processos de loǵıstica e estocagem de grãos.
“Durante a operação de colheita, perdas podem ocorrer na
plataforma e nos mecanismos internos, sendo que cerca de
80% a 85% ocorrem na plataforma”(GIANLUPPI, 2009).
O presente artigo visa a obtenção de conhecimento sobre
o sistema de transporte por correia. Sendo assim, são
objetivos do trabalho a análise do sistema buscando co-
nhecer a dinâmica, seus subsistemas, e principais variáveis
relacionadas, além da sua viabilidade econômica e técnica.
Sendo assim, este trabalho foi dividido em sete Seções, a
qual a primeira é a introdução apresentando a problemá-
tica a ser estudada; na segunda descreve as propriedades
da correia usada na esteira; já na terceira apresenta alguns
dos equipamentos essenciais do funcionamento da esteira;
na quarta estima-se a viabilidade econômica do projeto;
a quinta descreve esquematicamente o funcionamento do
projeto; na sexta faz-se um compendio de todo o trabalho;
por fim na sétima, exibi-se todas as referências necessárias
para o bom entendimento deste estudo de caso.
2. PROPRIEDADES DA CORREIA DE
TRANSPORTE
O modelo escolhido para a implementação do projeto foi
a esteira transportadora de correia côncava. Esta consiste
em roletes inclinados, montados com cavaletes duplos ou
triplos, fixados ao longo das treliças da transportadora a
fim de garantir a estabilidade do produto sobre a correia.
As estruturas destas transportadoras, na maioria das ve-
zes, são do tipo treliça que, por sua alta resistência,
mecânica permitem que se percorra longos trechos com
menos desgaste. A correia a ser trabalhada no projeto é
de borracha de dupla lona do tipo V, como a disposta na
Figura 1, tal estrutura aumenta a eficiência no transporte
de grãos evitando o deslizamento no trajeto ao longo da
superf́ıcie da esteira.
Figura 1. Esteira transportadora do tipo V
Para o sistema em questão, foi-se analisado que, para
garantir a angulação necessária, visando acomodar os
grãos, afim de que não haja percas no processo, a opção de
arranjo de roletes mais eficiente é a do sistema de roletes
triplos, como pode-se observar na Figura 2.
Figura 2. Sistema de apoio com três roletes
Os Roletes Triplos de Cargas são elementos que dão
suporte e guiam as correias pela esteira transportadora.
No sistema, o rolete central está na posição horizontal e
os roletes laterais possuem uma inclinação de 20◦, 30◦ ou
45◦. São livres de manutenção, com rolamentos vedados,
pois o sistema construtivo impede a entrada de part́ıculas
finas e umidade.
Em geral, as estruturas são dimensionadas para resistir às
cargas de peso da própria maquina, peso dos grãos, cargas
de vento, carregamentos devidos aos esforços da correia,
sobrecargas por acúmulo de material, cargas acidentais na
plataforma e deve apresentar rigidez suficiente para evitar
vibrações excessivas.
3. DESCRIÇÃO DOS SUBSISTEMAS
3.1 Motor
Os motores mais comumente utilizados na industria para
o acionamento de correias transportadoras são os elétricos
por indução. A escolha do motor é feita analisando a
potencia necessária para o transportador
A CEMA (2005) cita as principais caracteŕısticas que dis-
tinguem os motores elétricos, entre as quais se mencionam:
• Corrente alternada - motores de gaiola e motores de
anéis;
• Corrente cont́ınua;
• Classe de temperatura ou de isolamento
• Regime de Serviço: em média 05 ligações por hora;
• Grau de Proteção;
• Fator de serviço (FS): multiplicado pela potência no-
minal, indica a carga permisśıvel que pode ser apli-
cada continuamente ao motor. A NBR 7094 especifica
os fatores de serviço usuais por potência;
• Categoria de conjugado de partida em relação à
velocidade e corrente de partida. Estas categorias são
definidas em norma (NBR 7094).
Os motores de corrente cont́ınua (CC) entregam precisões
satisfatórias no controle de torque, de velocidade e de
posição, além de proporcionar controladores mais baratos
do que os realizados com motores de corrente alternada
(CA).
Para os motores CC isto é posśıvel por meio de várias
combinações de enrolamentos de campo série, derivação e
excitação independente (controle “fino” de velocidade) e
também por se efetuar seu equacionamento dinâmico sem
a presença da saturação, tornando as equações diferenci-
ais lineares relativamente simples e obtendo um quadro
aproximado dos fenômenos (FITZGERALD; KINGSLEY;
KUSKO, 1975).
Entretanto, os motores CA são muito utilizados na in-
dústria por apresentarem algumas vantagens importantes
sobre os motores CC, como: menor peso, menor custo e
maior durabilidade, exige pouca manutenção e são cons-
trutivamente mais simples e robustos (BOSE, 2002).
Ademais, o acionamento de motores de indução utilizam
um inversor de frequência, ilustrado na Figura 3. Ele
transforma uma fonte cont́ınua (de tensão ou de corrente),
aplicada à sua entrada, em uma fonte alternada, de valor
médio nulo, simétrica e com frequência constante. Eles
podem ser energizados através de bancos de bateria, célu-
las combust́ıveis, painéis fotovoltaicos, ou qualquer outra
fonte de tensão em corrente cont́ınua. Porém, nas aplica-
ções industriais mais comuns, eles são alimentados a partir
de circuitos retificadores com filtros, antes de realizar a
inversão (BOSE, 2002).
Figura 3. Inversor de frequência fornecido pela WiAuto-
mation
3.2 Sensor
Para obter-se um sistema mais eficiente no controle de
velocidade e posição, pode-se adicionar um encoder e um
sensor indutivo, exemplificado na Figura 4 ao acionamento
do motor de indução. O encoder incremental é amplamente
usado para o controle em malha fechada nos sistemas de
movimento em que a posição é medida a uma frequência
de amostragem fixa. (MERRY; VAN DEMOLENGRAFT;
STEINBUCH, 2009).
Figura 4. Funcionamento de um encoder incremental
3.3 O Controlador Lógico Programável
O CLP (Controlador Lógico Programável, em inglês PLC),
o qual pode ser observar na Figura 5, é um tipo de com-
putador especial com papel fundamental na automação
industrial. Ele executa funções espećıficas através de pro-
gramas e é amplamente utilizado não apenas na industria,
mas também no controle de máquinas e processos em
diversas aplicações,
As vantagens de se ter um CLP no sistema é que por
ser modular, é posśıvel trocar ou adicionar módulos de
entrada e sáıda de acordo com a necessidade espećıfica
do projeto, ter uma maior segurança tendo em vista que
pode ser manipulado de forma remota, o equipamento
impede a exposição dos colaboradores a riscos. Os CLP’s
não só oferecem redução de custos em manutenção por
serem muito resistentes, como ainda são capazesde tornar
Figura 5. Painel CLP Industrial
a manutenção mais simples, sendo assim, é a solução
ideal para a automação do controle no nosso sistema
mecatrônico
4. VIABILIDADE DO PROJETO
Tendo em vista a construção de uma esteira transporta-
dora á uma escala industrial, os equipamentos necessários
são de alt́ıssimo custo. A estrutura possui maquinário pe-
sado e se utiliza de motores com alto torque, que demanda
um alto investimento para a realização do projeto. Com
isso, foi-se feita uma relação de valores estimados de alguns
dos equipamentos a serem utilizados no projeto, sendo eles:
• A estrutura do rolete de certificação ISO9001: 2008,
ISO9001: 2000, chegando a custar R$288,53 por peça.
• A correia transportadora de certificado ISO9001:
2008, ISO9001: 2000, que é vendida por conjunto,
custando R$26.000,00.
• Gabinete de chassi protegido com valor próximo a
R$300.698,50.
• Encoder sendo R$1700,50.
• Inversor de frequência a custo de R$2.347,00.
• Controlador Lógico Programável S7 Et200Sp Cpu1510Sp,
Siemens valendo R$13.200,00.
5. FUNCIONAMENTO DO PROJETO
Figura 6. Diagrama do projeto
O sistema pode ser descrito como uma interação entre
mecânica e elétrica. Seguindo os padrões mais usados
em indústrias, uma tesão alternada é aplicada a um
retificador, sendo convertida em tensão cont́ınua. Após
isso, tem-se o inversor, o qual é responsável pela conversão
da tensão cont́ınua em alternada, conforme necessidade do
projeto para ativação do motor CA, gerando, assim, um
torque. Esta força é transmitida para rolamentos, sendo
estes responsáveis por transmiti-la à esteira, convertendo,
assim, uma velocidade angular em velocidade linear. Este
movimento é percebido pelo encoder, o qual funciona
como um sensor para o conjunto. Este sinal é enviado
para o PLC, que o interpreta e manipula a fim controlar
a velocidade da esteira, reconfigurando os padrões do
inversor. Este esquema pode ser visto na Figura 6.
6. CONCLUSÃO
Desse modo, uma esteira para transporte de grãos, para
evitar perda de materiais, deve possuir formato côncavo.
Ademais, a alimentação mais viável seria de tensão al-
ternada, a qual passa por um retificador, acionando um
inversor, estando este configurado para a tensão e frequên-
cia necessárias para iniciar o funcionamento de um motor
CA na velocidade apropriada para o transporte do milho
com as menores perdas posśıveis. Além disso, para medir
a velocidade de rotação do motor e, consequentemente,
da esteira, utiliza-se um encoder. Entretanto, deve-se ficar
bastante atento ao efeito eletromagnético do motor na
leitura de dados do sensor.
7. BIBLIOGRAFIA
CNI; IEL; ELETROBRÁS. Correias transportadoras guia
básico. PROCEL INÚSTRIA. Edição Seriada, 2008.
GIANLUPI, V. Cultivo de soja no cerrado de Roraima.
Setembro, 2009.
CEMA. O Concelho Estadual do Meio Ambiente. Resolu-
ção,2005.
ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNI-
CAS. NBR 7094, 2018.
BOSE, B. K. Modern power eletronics and AC drives,2002.
FITZGERALD, A. E.; KINGSLEY JUNIOR, C.; KUSKO,
A. Máquinas elétricas: conversão de energia, processos,
dispositivos e sistemas. Brasil: McGraw-Hill do Brasil,
1975.
MERRY, R. J. E; VAN DE MOLENGRAFT, M. J. G;
STEINBUCH, M. Velocity and acceleration estimation for
optical incremental encoders. Mechatronics, 2009.