Em portos e terminais industriais, evitar interrupções operacionais e custos com desgaste prematuro é uma prioridade constante. Saber como otimizar o ponto de alimentação para aumentar a vida útil de correias transportadoras é essencial para garantir a máxima disponibilidade dos seus ativos. Continue a leitura e entenda como a simulação DEM auxilia no dimensionamento preciso e na redução de paradas!

Introduction

A logística de portos e terminais é altamente dependente de determinados equipamentos mecânicos, com elevado destaque para os transportadores de correia. Em um terminal de manuseio de material granular são dezenas de transportadores, e a manutenção destes equipamentos é crucial para garantia da disponibilidade do terminal.

Além disso, interrupções de funcionamento devido a rasgamento de correias e/ou desgaste prematuro podem ocasionar grandes prejuízos nas operações dos terminais, haja vista os elevados custos incorridos com a espera de navios (demurrage) por exemplo.

As correias transportadoras mais curtas são as mais suscetíveis a desgaste prematuro, pois o tempo de ciclo é menor. Os transportadores de correias das lanças de carregadores de navios são um exemplo de correias com tempo de ciclo mais curto.

Ademais, o tempo de vida de uma correia é influenciado por diversos fatores como: classe da correia, tipo de elastômero, ângulo de impacto na alimentação, atrito com elementos mecânicos e rolos dentre outros fatores.

Desgaste no ponto de alimentação

Conforme apontado no trabalho do pesquisador Pitcher, o local onde ocorre o maior desgaste da correia é no ponto de alimentação. Nesse ponto, o material encontra a correia em movimento  e é acelerado até a velocidade da correia sendo transportado até o ponto de descarga.

Idealmente, no ponto de alimentação, a velocidade do material deve ser igualada com a velocidade da correia, porém, nem sempre as condições geométricas e de taxa de material são adequadas para promover essa condição. Com uma diferença de velocidade, ocorre atrito elevado e, consequentemente, desgaste excessivo. O ângulo de incidência do material no ponto de alimentação, chamado de impingement angle, é um parâmetro crítico no projeto de chutes de alimentação e transportadores de correia, resumindo os efeitos geométricos e de velocidade relativa no ponto de alimentação. A Figura 1 exibe um gráfico de taxa de desgaste da correia em função do ângulo de incidência do material.

Figura 1 – Taxa de desgaste da correia no ponto de alimentação em função do ângulo de impacto (impingement angle), referência D. M. Pitcher, Dunlop.

Análise DEM

Para a determinação dos parâmetros do fluxo em um ponto de alimentação pode ser aplicada a técnica de análise numérica via DEM (Discrete Element Method). Essa técnica necessita de parâmetros do material que podem ser obtidos por ensaios de laboratório. A partir dos parâmetros do material, a geometria do chute no ponto de alimentação pode ser estudada por essa técnica, determinando os parâmetros do fluxo, dentre eles o ângulo de incidência do material e o parâmetro de turbulência.

O fluxo de material varia de acordo com as condições operacionais, de modo que a vida útil da correia também é afetada por consequência. Em um estudo realizado pela Kot, foi possível observar uma diferença substancial no ângulo de impacto do material em função da taxa operacional. A análise em questão está apresentada na Figura 2.

Figura 2 – Simulação DEM (Discrete Element Method) para determinação numérica dos padrões de fluxo no ponto de alimentação de um transportador de correia.

Por meio da simulação, foi possível observar que durante a operação com uma taxa baixa o ângulo de impacto do material resultava em uma maior vida da correia, ao passo que, com maior taxa a vida era sensivelmente reduzida. A Figura 3 ilustra a avaliação em questão.

Figura 3 – Estimativa de vida útil da correia para uma taxa operacional baixa e máxima.

No caso do exemplo ilustrado nesse estudo, podem ser realizados ajustes na geometria do ponto de alimentação de modo a aumentar o ângulo de impacto para um valor da ordem de 65º na condição de 18.000t/h.

Outro parâmetro relacionado ao fluxo que altera a vida na correia é a turbulência. Assim, uma maior turbulência do fluxo no ponto de alimentação eleva o número de partículas de material em contato com a correia, e consequentemente também eleva o desgaste. A Figura 4 exibe uma análise DEM de descarga por batelada.

Figura 4 – Simulação DEM da descarga por batelada (batch) no ponto de alimentação de um transportador – nestes casos a taxa predominante máxima é limitada pela geometria da antepara de saída do alimentador situado na parte inferior da tremonha.

Final considerations

Dessa forma, melhorias no ponto de alimentação podem ser estudadas de modo a obter a geometria mais adequada para a condição representativa da realidade operacional. Deste modo, é possível aumentar a vida útil da correia para a taxa operacional mais comum do equipamento.

Em operações por batelada, em que a alimentação dos chutes é realizada por meio de pá carregadeira, a taxa de operação é sempre máxima, haja vista que o único limitante para a taxa é a antepara na saída do chute.

Por meio da análise dos dados operacionais, a Kot pode auxiliar os seus clientes na determinação da taxa operacional mais representativa e assim, determinar os parâmetros de fluxo no ponto de alimentação que promovem o aumento da vida útil da correia, promovendo redução de custos e aumento de disponibilidade.

Se você busca aumentar a confiabilidade dos seus transportadores de correia e otimizar os pontos de alimentação da sua operação, entre em contato com a nossa equipe. 

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Perguntas Frequentes

1) Onde a correia transportadora sofre mais desgaste?
O maior desgaste da correia ocorre no ponto de alimentação, onde o material encontra a correia em movimento e é acelerado até a velocidade dela. A diferença de velocidade entre o material e a correia gera atrito elevado e, consequentemente, desgaste excessivo.

2) Quais as principais causas de desgaste prematuro em correias transportadoras?
A principal causa é a diferença de velocidade entre o material e a correia no ponto de alimentação, que gera atrito elevado. Também contribuem o ângulo de incidência inadequado, a turbulência do fluxo, a classe da correia, o tipo de elastômero e o atrito com rolos e elementos mecânicos.

3) Como a simulação DEM (Discrete Element Method) auxilia no aumento da vida útil da correia?
A simulação DEM permite otimizar a geometria do chute de alimentação para reduzir o desgaste da correia. A análise modela o fluxo de granéis a partir de parâmetros do material obtidos em ensaios de laboratório e identifica trajetórias, turbulência e ângulos de incidência sob diferentes taxas operacionais, orientando os ajustes necessários antes de qualquer intervenção no equipamento.

4) Quais fatores influenciam a vida útil de uma correia transportadora?
A vida útil de uma correia transportadora depende da classe da correia, do tipo de elastômero, do ângulo de incidência do material no ponto de alimentação, da turbulência do fluxo, da taxa operacional, do atrito com rolos e elementos mecânicos e do tempo de ciclo, que é menor em transportadores curtos.

5) Qual é a relação entre a taxa operacional e o desgaste no ponto de alimentação?
A taxa operacional altera o padrão de fluxo e o ângulo de incidência do material sobre a correia. Nas simulações DEM realizadas pela Kot, a operação em taxa baixa resultou em maior vida útil da correia, enquanto a taxa máxima a reduziu sensivelmente. Por isso, a geometria do ponto de alimentação deve ser dimensionada para a taxa operacional mais representativa do equipamento.