Seleção do transportador - LucasD - LeticiaP

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UNIVERSIDADE ESTADUAL DE MARINGÁ
CENTRO DE TECNOLOGIA
DEPEPARTAMENTO DE ENGENHARIA QUÍMICA
OPERAÇÕES UNITÁRIAS I
TRANSPORTADORES DE SÓLIDOS
Acadêmicos: 
Lucas Pereira Pontes 
Lucas Gabriel A. Rosa 
Guilherme Domingues 
Igor Zornitta Zanella	
RA: 78755
RA: 81714
RA: 79509
RA: 81785
Professora: Fernanda Ribeiro G. B. da Silva
Maringá – 2017
Seleção do transportador 
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, escolher o modelo e o tamanho corretos.
O primeiro critério é o da manejabilidade; mas não se deve deixar de assinalar o grau de perfeição do desempenho que se pode obter. O desempenho do equipamento transportador de materiais com características conhecidas pode ser precisamente previsto, pois, se dispõe dos 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 de material é mais uma arte do que uma ciência; os problemas que envolvem substâncias pouco comuns, ou equipamento não convencional, devem ser analisados com cautela.
 Muitos componentes dos equipamentos de transporte podem ser adquiridos conforme estão em estoque nos fabricantes; são econômicos e fáceis de montar; operam bem nas aplicações convencionais (para as quais foram projetados). É aconselhável, no entanto, verificar com o fabricante se a sua utilização é apropriada. 
As exigências de capacidade constituem o fator primordial na escolha do transportador. As esteiras transportadoras, que podem ser fabricadas em dimensões relativamente grandes, para operar a velocidades altas, transportam grandes massas com boa economia. Por outro lado, o transportador parafuso fica extremamente incômodo à medida que aumenta de tamanho e não pode ser operado em velocidades elevadas, sem provocar sérios problemas de abrasão.
 A distância de transferência é nitidamente limitada para certos tipos de transportador. Por exemplo, o limite de uma correia transportadora pode ser de alguns quilômetros, quando se usa correame de grande resistência à tração. Já os transportadores parafuso são limitados a alguns metros. O transporte vertical é realizado, em geral com maior economia, por meio de elevadores verticais ou inclinados, de caçambas ou de canecos. Outros tipos devem ser considerados quando há deslocamento vertical e também horizontal. O equipamento que realiza deslocamentos em várias direções numa só unidade é, em geral, mais caro; esse aspecto é às vezes contrabalançado, quanto ao custo do 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 dos pedaços. 
Os efeitos químicos (por exemplo, o do óleo sobre a borracha, ou o dos ácidos sobre os metais) podem determinar a natureza do material a ser utilizado na fabricação do equipamento transportador. A umidade e a oxidação atmosférica podem ser nocivas ao material transportado, que exigirá então a vedação completa do equipamento e até mesmo uma atmosfera artificial. Alguns tipos de transportadores são mais adaptados que outros para atender a essas condições. 
As exigências do processo podem ser satisfeitas por alguns tipos de transportador, sem qualquer modificação no projeto, ou com pequenas adaptações. Por exemplo, um transportador a fluxo contínuo pode proporcionar o arrefecimento dos sólidos, simplesmente ao colocá-los em contato com metais bons condutores de calor. Aos transportadores oscilatórios podem ser adaptadas peneiras ou crivos para realizar operações de separação. Nos transportadores parafuso podem ser adaptados dispositivos para várias operações, tais como: misturação, desidratação, aquecimento, resfriamento.
O custo inicial de um sistema transportador está usualmente relacionado com a depreciação e com a taxa de fluxo que se deseja ter. Sempre há uma grande tentação em super dimensionar o projeto, o que deve ser combatido. O primeiro transportador correia de grande porte foi projetado e fabricado com padrões muito elevados de qualidade. Depois de 35 anos ainda operava com a maior parte dos componentes originais. Caso tivesse sido planejado para uma vida de 10 anos o sistema seria um mau exemplo de super dimensionamento. Apesar de haver mercado para equipamento transportador usado, é um mercado muito restrito. Por isso, é importante acoplar a qualidade do equipamento ao tempo de uso esperado. 
Os custos comparativos dos sistemas transportadores só podem ser baseados no estudo de problemas específicos. Por exemplo, é possível conseguir transportadores de correia numa faixa de qualidade que faz o melhor deles, três vezes mais caro que o pior. O custo é influenciado pela qualidade dos rolamentos, pela espessura das chapas, pelo diâmetro dos roletes e pelas facilidades de manutenção e de reparo. Por isso, é necessário fazer as comparações de custo, na base de uma investigação particular de cada aplicação específica do equipamento. 
Na Tabela 1 aparecem as escolhas de transportador, segundo algumas funções que se efetuam comumente. A Tabela 2 visa orientar a escolha do sistema alimentador, com base nas características do material manipulado. A Tabela 3 apresenta uma lista codificada das características do material, devendo ser usada com a Tabela 4, que tem as qualidades pertinentes ao transporte de alguns materiais mais comuns. Essas tabelas podem servir de guias úteis para a seleção de um sistema de transporte e transferência; não se deve esquecer, no entanto, que a escolha deve ser realizada levando em conta as características do material durante o processo de transporte. Por exemplo, quando puder ocorrer aglomeração ou aeração, o desempenho da máquina não estará de acordo com as previsões baseadas na densidade média. As características do material em movimento podem ser afetadas pelas condições de armazenamento, pelas variações de temperatura e de umidade ambiente, pelos métodos de descarga; todos esses fatores devem receber cuidadosa consideração, antes de ser feita a escolha final do tipo de equipamento.
Motores. 
Os motores das unidades motrizes são em geral trifásicos, a 60 Hz, 220 V, ou 220/440 V, ou 550 V, ou 208 V (tetrapolares). São também comuns os que operam a 240 V ou 480 V. Há uma forte preferência por motores a corrente contínua, quando o ajuste de velocidade deve ser feito com grande precisão em uma larga faixa de variação; existem, no entanto, muitas unidades ajustáveis, operadas por motores a corrente alternada a indução, alimentados por alternadores ou por embreagens operadas pela rede de c.a.
Nas unidades motrizes de quase todos os sistemas transportadores em que são necessários ajustes de velocidade às condições do processo, tornou-se predominante o retificador a silício controlável acoplado a um motor c.c. O baixo custo desse dispositivo de controle favoreceu a sua adoção nos casos em que é necessária a sincronização de velocidade entre diversas unidades de transporte, o que também se pode conseguir, é claro, mediante a modificação da razão de redução de polias ou de engrenagens.
Transportador parafuso (ou helicoidal) 
É um dos 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 de uma chapa plana convenientemente cortada e conformada) montados sobre um eixo que gira numa calha semicilíndrica, ou cilíndrica. A potência motriz é transmitida através do eixo e está limitada pelo tamanho permissíveldessa peça. A capacidade é, em geral, restrita ao máximo de cerca de 300 m3 /h. 
Além da capacidade de transporte, os transportadores parafuso 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, 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 parafuso de pequeno passo; os parafusos duplos de passo curto impedem de forma eficaz o retorno de material. Além de grande variedade de projeto e de desenho dos componentes, os transportadores parafuso podem ser fabricados em ampla variedade de materiais, indo do ferro fundido ao aço inoxidável ao plástico.
O cálculo da potência necessária a um transportador parafuso está bastante bem padronizado. Cada fabricante, no entanto, agrupou de uma forma diferente 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 desse tipo, seja utilizada a fórmula específica de cada equipamento especial. A potência total exigida pode ser dividida em duas parcelas: a necessária para impulsionar o transportador vazio e a necessária para movimentar a carga. 
A primeira é uma função do comprimento do transportador, da velocidade de rotação e do atrito nos suportes. A segunda depende do peso total do material transportado por unidade de tempo, da distância de transferência e da profundidade de enchimento da calha. Essa última parcela, por sua vez, é também função do atrito interno do material movimentado e do atrito entre o material particulado e o material do transportador.
Correia transportadora (ou esteira rolante) 
A correia transportadora tem aplicações quase universais. Pode operar ao longo de quilômetros, com velocidades de até 5 m/s, e transportar 5.000 ton/h. Pode funcionar também a curtas distâncias, com velocidades muito baixas. 
A inclinação da correia transportadora está limitada a um ângulo máximo da ordem de 30°. As mais comuns têm inclinação no intervalo de 18° a 20°. A esteira pode apresentar um custo inicial mais elevado do que outros transportadores e pode exigir mais ou menos manutenção, dependendo do tempo de ociosidade. É, porém, um tipo de transportador que, com uma manutenção preventiva boa, sobreviverá a quase qualquer outro modelo. Por isso, em termos de custo por tonelada transportada, as correias transportadoras possuem notáveis recordes econômicos. 
O projeto do transportador de correia começa com a investigação do material a ser manipulado. A massa específica aparente é um fator importante e precisa ter um valor confiável. Às vezes, um valor tabelado não é confiável porque muitas operações podem afofar ou compactar as substâncias. É importante também levar em consideração o tamanho das partículas. Quanto maior o tamanho das partículas, maior é a probabilidade de caírem da correia ou rolarem em uma subida. 
A temperatura e a atividade química do material transportado também são importantes na escolha da correia. Por exemplo, deve-se evitar a borracha natural com material oleoso. Existem correias de borracha especial e de tecido capazes de suportar temperatura elevada.
A largura da cinta e a sua velocidade são funções da massa específica aparente e do tamanho das partículas. As estimativas iniciais de menor custo são aquelas obtidas pela utilização da menor largura possível e que seja compatível com o tamanho das partículas, e a maior velocidade de operação. A dureza e a abrasividade do material podem influenciar fortemente a velocidade, assim como o tamanho das partículas. Em velocidades altas, o desgaste abrasivo é maior, e maior a probabilidade do material cair da cinta. De maneira ideal, a correia deve operar com o tamanho das partículas, inclinação e carga em níveis inferiores aos máximos recomendados. A alimentação deve ser uniforme e deve ser introduzida no centro da cinta, tanto quanto possível na direção do transporte. A potência para movimentar o transportador divide-se em 5 componentes: 
Potência para movimentar o sistema vazio; 
Para movimentar a carga contra o atrito das partes girantes; 
Para elevar ou abaixar a carga; 
Para superar a inércia de movimentação inicial do material; 
Para movimentar o descarregador operado pela correia. 
Assim como no caso dos outros transportadores, é aconselhável trabalhar com as fórmulas e constantes numéricas do fabricante para efetuar as estimativas. 
Uma vez determinada a correia, podem ser selecionados os roletes e as polias de retorno.
Elevador de copos (ou de caçambas) 
Os elevadores de copo constituem as unidades mais simples e mais seguras para transporte vertical. Existem em ampla faixa de capacidade e podem operar inteiramente ao ar livre, ou completamente vedados. Há forte tendência de padronização das unidades. Entretanto, é razoável empregar equipamento especialmente projetado quando se manipula material especial em grandes vazões.
 As principais variações de projeto estão na espessura das chapas dos canecos e revestimentos, na qualidade do correame ou das correntes, e na unidade motriz. Os elevadores com caçambas espaçadas e descarga
centrífuga constituem o tipo mais comum. Em geral são equipados com copos do tipo (1) ou (2) (Figura 4h). As cubas são montadas numa correia ou corrente, espaçadamente. Esse tipo de elevador pode operar com quase todo tipo de material solto, tais como grãos, areia, produtos químicos secos. As caçambas são carregadas pela ação de dois efeitos: pelo material que corre para seu interior, e pelo arraste do material que fica no fundo alimentador. Material com alta massa específica pode ser operado com velocidades elevadas.
 Material pulverulento e farinhoso exigirão velocidade mais baixa. Os elevadores com caçambas espaçadas e descarga positiva diferem das unidades com descarga centrífuga na montagem das cubas, em duas correntes, e na engrenagem inversora que força os copos a inverter a posição e descarregar o material. Esse tipo é projetado para materiais pegajosos ou que tendem a aglomerar-se. O impacto da corrente acoplando-se à engrenagem, combinado com a completa inversão das caçambas é, em geral, suficiente para esvaziá-las. Os elevadores a caçambas contínuas, sem espaçamento, são usados, em geral, com materiais difíceis de serem operados nas unidades de descarga centrífuga. A proximidade das caçambas reduz a velocidade em que o elevador pode ser operado. Com a proximidade dos canecos, o fundo de uma serve de calha de descarga da seguinte enquanto circulam em torno da polia motriz. 
A descarga relativamente suave impede perdas excessivas e torna esse elevador mais eficiente para operar materiais em pó e farinhoso. Na Figura 4f e g são ilustrados dois tipos de alimentador e de condições de alimentação. 
Os elevadores de caçambas contínuas com supercapacidade são projetados para elevações grandes e para material com granulometria também grande. A capacidade é alta e operam, em geral, inclinados para melhorar as condições de carda e descarga. A potência dos elevadores de copos, no caso de cubas espaçadas, é dada em HP multiplicando-se a capacidade desejada (em ton/h) pela elevação (em ft), dividindo-se o resultado por 500. A fórmula inclui as perdas. A Tabela mostra as especificações gerais.
Transportador oscilatório 
A maioria dos transportadores oscilatórios é, em essência, uma unidade de impulso dirigido, constituída por um tabuleiro horizontal suportado por molas, posto a vibrar por um braço excêntrico que lhe é ligado diretamente. O movimento atribuído às partículas pode variar, mas o objetivo será sempre o mesmo: lançá-las para cimae para frente, avançando no transportador com a sequência de pequenos saltos. 
A capacidade é determinada amplitude da vibração, pela frequência, pelo ângulo de impulso, pela inclinação da calha oscilante e pela capacidade do material em absorver e transmitir o impulso. Para que o transporte seja eficiente, o material particulado deve apresentar elevado coeficiente de atrito com o material da calha, geralmente aço, e também elevado coeficiente de atrito interno, de modo a poder transmitir a ação da esteira vibrante ao longo de toda a massa. Ainda, o material deve ser suficientemente denso para minimizar o efeito da resistência do ar sobre a sua trajetória.
Transportador pneumático 
Uma das mais importantes técnicas de manusear materiais na indústria química é a da movimentação do material suspenso numa corrente de ar, a distâncias que vão de alguns metros até várias centenas de metros. Podem ser transportados materiais finamente divididos (pós), até peletizado de 1 cm, om massa específica de (15 a 3500) kg/m3.
A capacidade do transportador pneumático depende de:
·Massa específica do material; 
· Tamanho e forma das partículas;
· Potência do sistema de sopragem;
· Diâmetro da tubulação;
· Distância a ser transportado o material.
A capacidade mínima é aquela em que a velocidade do gás de arraste é apenas suficiente para movimentar o material na linha. Na prática opera-se com uma velocidade do gás bem maior do que a mínima para garantir a movimentação contínua.
Os transportadores pneumáticos são classificados como de pressão positiva (pressurizados) ou de pressão negativa (sob pressão reduzida), relativamente à pressão ambiente. Podem ainda ser operados com uma combinação dos dois sistemas. Nos sistemas de pressão positiva, o material é lançado numa corrente de gás, a pressão acima da atmosférica, por meio de um alimentador rotatório, com selo pneumático. A velocidade da corrente mantém o material em suspensão, até que ele atinja o vaso receptor, onde é separado ar por um filtro ou por um ciclone. Os sistemas a pressão são usados com material solto, desde tamanhos de partícula muito pequenos até 1 cm. 
A vazão de ar pode chegar a 10 ton/h, e a perda de carga no sistema pode chegar a 50 kPa. Esses sistemas são os preferidos quando uma única fonte deve abastecer diversos receptores. O ar comprimido provém, em geral, de um soprador de ação direta. 
Os sistemas de pressão negativa são caracterizados pela movimentação do material numa corrente de ar sob pressão menor do que a ambiente. As vantagens desse tipo de sistema estão na utilização de toda a energia de bombeamento para movimentar o material e na aspiração direta do material para a linha transportadora, sem haver necessidade de um alimentador giratório ou de outro dispositivo semelhante entre o vaso de armazenamento e o transportador. O material permanece suspenso na corrente de gás até atingir o vaso receptor, onde é recolhido por um filtro ou um ciclone. Nos sistemas de pressão reduzida a vazão de gás pode chegar a 7 ton/h e a distância a 300 m, inferior ao sistema de pressão positiva. O sistema de pressão reduzida tem uma vantagem de permitir vários pontos de alimentação. São largamente empregados para materiais finamente divididos. É usado especialmente quando as distâncias são mais curtas.
Referencias
[1] http://www.guiadotrc.com.br/lei/resantigas/res89732.asp
[2] https://sistemas.eel.usp.br/docentes/arquivos/5817066/318/S0LID0SPARTICULAD0S3.pdf